Name: measurement of quantum interference in a silicon ring resonator photon source
Uploaded: 2017-04-04T10:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source at JoVE.com

इस काम के कार्नेल विश्वविद्यालय nanoscale विज्ञान और प्रौद्योगिकी सुविधा, राष्ट्रीय नैनो इंफ्रास्ट्रक्चर नेटवर्क का एक सदस्य है, जो राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान ईसीसीएस-1,542,081) द्वारा समर्थित है पर भाग में प्रदर्शन किया था। हम वायु सेना के रिसर्च लैब (AFRL) से इस काम के लिए समर्थन को स्वीकार करते हैं। इस सामग्री को काम आंशिक रूप से पुरस्कार नहीं। ECCS14052481 के तहत राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित पर आधारित है।

ध्यान दें: यह प्रोटोकॉल मानता है कि फोटोनिक चिप पहले से ही निर्मित किया गया है। चिप यहाँ वर्णित (चित्रा 1 ए में दिखाया गया है) सिलिकॉन photonic उपकरणों 11 के लिए मानक प्रसंस्करण तकनीकों का उपयोग ?...

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	<li>Silverstone, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+quantum+interference+between+silicon+photon-pair+sources.">On-chip quantum interference between silicon photon-pair sources.</a> Nat. Photon. 8 (2), 104-108 (2014).</li><li>Harris, N. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+Source+of+Spectrally+Filtered+Correlated+Photons+for+Large-Scale+Quantum+Photonic+Systems.">Integrated Source of Spectrally Filtered Correlated Photons for Large-Scale Quantum Photonic Systems.</a> Phys. Rev. X. 041047, 1-10 (2014).</li><li>Grassani, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micrometer-scale+integrated+silicon+source+of+time-energy+entangled+photons.">Micrometer-scale integrated silicon source of time-energy entangled photons.</a> Optica. 2 (2), 88 (2015).</li><li>Najafi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scalable+Integration+of+Single-Photon+Detectors.">Scalable Integration of Single-Photon Detectors.</a> Nat. Commun. 6, 1-8 (2015).</li><li>Dutt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-Chip+Optical+Squeezing.">On-Chip Optical Squeezing.</a> Phys. Rev. Appl. 3 (4), 1-7 (2015).</li><li>Azzini, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-low+power+generation+of+twin+photons+in+a+compact+silicon+ring+resonator.">Ultra-low power generation of twin photons in a compact silicon ring resonator.</a> Opt. Express. 20 (21), 23100-23107 (2012).</li><li>Clemmen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+wave+photon+pair+generation+in+silicon-on-insulator+waveguides+and+ring+resonators+erratum.">Continuous wave photon pair generation in silicon-on-insulator waveguides and ring resonators erratum.</a> Opt. Express. 17 (19), 16558 (2009).</li><li>Engin, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+pair+generation+in+a+silicon+micro-ring+resonator+with+reverse+bias+enhancement.">Photon pair generation in a silicon micro-ring resonator with reverse bias enhancement.</a> Opt. Express. 21 (23), 27826-27834 (2013).</li><li>Steidle, J. a., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+spectral+purity+silicon+ring+resonator+photon-pair+source.">High spectral purity silicon ring resonator photon-pair source.</a> Proc. of SPIE. 9500, 950015 (2015).</li><li>Preble, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-Chip+Quantum+Interference+from+a+Single+Silicon+Ring-Resonator+Source.">On-Chip Quantum Interference from a Single Silicon Ring-Resonator Source.</a> Phys. Rev. Appl. 4, 021001 (2015).</li><li>Cao, L., Aboketaf, A. A., Preble, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CMOS+compatible+micro-oven+heater+for+efficient+thermal+control+of+silicon+photonic+devices.">CMOS compatible micro-oven heater for efficient thermal control of silicon photonic devices.</a> Opt. Commun. 305, 66-70 (2013).</li><li>Chrostowski, L., Hochberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Silicon Photonics Design. , (2013).</li></ol>

वहाँ एकीकृत फोटोनिक्स के क्षेत्र के लिए कई चुनौतियों फोटोनिक उपकरणों के जटिल और स्केलेबल सिस्टम के लिए आदेश संभव होने के लिए दूर करने के लिए कर रहे हैं। इनमें शामिल हैं, लेकिन तक सीमित नहीं हैं: तंग निर?...

सिलिकॉन क्वांटम सूचना संसाधन 1, 2, 3, 4, 5 के लिए एक मंच के रूप में फोटोनिक्स महान वादा दिखा रहा है। क्वांटम फोटोनिक सर्किट के महत्वपूर्ण घटकों में से एक फोटॉन स्रोत है। , सहज चार लहर मिश्रण (SFWM) 6, 7, 8 फोटोन-जोड़ी स्रोतों एक तीसरे क्रम nonlinear प्रक्रिया के माध्यम से किया सूक्ष्म अंगूठी प्रतिध्वनिकारक के रूप में सिलिकॉन से विकसित किया गया है। इन स्रोतों पृथक फोटॉनों, जो फोटॉन उलझाव 9 से जुड़े प्रयोगों के लिए आदर्श हैं के जोड़े उत्पादन में सक्षम हैं। ऐसा नहीं है कि अंगूठी गुंजयमान यंत्र स्रोतों दोनों दक्षिणावर्त और वामावर्त प्रचार के साथ काम कर सकते हैं नोट करना महत्वपूर्ण है, और दो अलग अलग दिशाओं प्रचार जीन हैंएक दूसरे से स्वतंत्र रैली। यह एक एकल अंगूठी दो स्रोतों के रूप में कार्य करने के लिए अनुमति देता है। ऑप्टिकली दोनों दिशाओं से पंप है, इन स्रोतों निम्नलिखित उलझ राज्य उत्पन्न: <img alt="समीकरण 1" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq1.jpg" /> कहा पे <img alt="समीकरण 2" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq2.jpg" /> तथा <img alt="समीकरण 3" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq3.jpg" /> clockwise- और वामावर्त-प्रचार द्वि-फोटॉनों के लिए स्वतंत्र निर्माण ऑपरेटरों, क्रमशः रहे हैं। इस उलझ एक N00N राज्य (एन = 2) 10 के रूप में जाना राज्य की एक बहुत ही वांछनीय रूप है। एक ऑन-चिप मच-जेंडर interferometer (MZI) के माध्यम से इस राज्य पासिंग राज्य में जो परिणाम: <img alt="समीकरण 4" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq4.jpg" /> इस राज्य में दो बार अधिकतम संयोग और शून्य संयोग के बीच झूल रहेएक MZI में शास्त्रीय हस्तक्षेप की आवृत्ति, प्रभावी ढंग से interferometer 10 की संवेदनशीलता को दोगुना। यहाँ, हम इस तरह के एक एकीकृत फोटॉन स्रोत और MZI डिवाइस का परीक्षण करने के लिए प्रयोग किया जाता प्रक्रिया प्रस्तुत करते हैं।

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="781">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">3-Axis NanoMax Flexure Stage</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">MAX312D</td>
			<td style="width:167px;">Precision 3-axis stages</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Three Channel Piezo Controller</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">MDT693B</td>
			<td>Piezo controllers for NanoMax stages</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fiber Polarization Controller</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">FPC562</td>
			<td>3-Paddle fiber-based polarization controller</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fiber Cleaver</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">XL411</td>
			<td>Fiber cleaver</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Standard V-Groove Fiber Holder</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">HFV001</td>
			<td>standard v-groove mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tapered V-Groove Fiber Holder</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">HFV002</td>
			<td>tapered v-groove mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Right-Angle Top Plate for NanoMax Stage</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">AMA011</td>
			<td>right-angle bracket</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">50:50 Fiber Optic Coupler</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">TW1550R5F1</td>
			<td>50/50 combiner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Optical Fiber Fusion Splicer</td>
			<td style="width:149px;">Fujikura</td>
			<td style="width:127px;">FSM-40S</td>
			<td>Fusion splicer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">MultiPrep Polishing System - 8&#34;</td>
			<td style="width:149px;">Allied High Tech</td>
			<td style="width:127px;">15-2100</td>
			<td>Chip polisher</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Cross-Sectioning Paddle with Reference Edge</td>
			<td style="width:149px;">Allied High Tech</td>
			<td style="width:127px;">15-1010-RE</td>
			<td>Polishing mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Lightwave Measurement System</td>
			<td style="width:149px;">Keysight</td>
			<td style="width:127px;">8164B</td>
			<td>Mainframe for tunable laser</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Tunable Laser Source</td>
			<td style="width:149px;">Keysight</td>
			<td style="width:127px;">81606A</td>
			<td>Tunable laser</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Optical Power Sensor</td>
			<td style="width:149px;">Keysight</td>
			<td style="width:127px;">81634B</td>
			<td>Power meter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">NIR Single Photon Detector</td>
			<td style="width:149px;">ID Quantique</td>
			<td style="width:127px;">ID210</td>
			<td>Single photon detectors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">NIR Single Photon Detector</td>
			<td style="width:149px;">ID Quantique</td>
			<td style="width:127px;">ID230</td>
			<td>Low noise, free-running single photon detectors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">PicoHarp</td>
			<td style="width:149px;">PicoQuant</td>
			<td style="width:127px;">PicoHarp 300</td>
			<td>Time-correlated single photon counting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">WiDy SWIR InGaAs Camera</td>
			<td style="width:149px;">NIT</td>
			<td style="width:127px;">640U-S</td>
			<td>IR Camera</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">WDM Bandpass Filter</td>
			<td style="width:149px;">JDS Uniphase</td>
			<td style="width:127px;">30055053-368-2.2</td>
			<td>pump cleanup filters</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">WDM Bandpass Filter</td>
			<td style="width:149px;">JDS Uniphase</td>
			<td style="width:127px;">1011787-012</td>
			<td>pump rejection filters</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Ultra-High Numerical Aperture Fiber</td>
			<td style="width:149px;">Nufern</td>
			<td style="width:127px;">UHNA-7</td>
			<td>high index fiber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Ultra Optical Single Mode Fiber</td>
			<td style="width:149px;">Corning</td>
			<td style="width:127px;">SMF-28</td>
			<td>standard single mode fiber</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of quantum interference in a silicon ring resonator photon source

सिलिकॉन फोटोनिक चिप्स संभावित फोटॉन स्रोतों, qubit हेरफेर, और एकीकृत एकल फोटॉन डिटेक्टरों सहित जटिल एकीकृत क्वांटम सूचना संसाधन सर्किट, महसूस करने के लिए किया है। यहाँ, हम तैयारी कर और एक एकीकृत फोटॉन स्रोत और दो फोटॉन interferometer साथ एक सिलिकॉन photonic क्वांटम चिप परीक्षण के महत्वपूर्ण पहलुओं को प्रस्तुत करते हैं। एक एकीकृत क्वांटम सर्किट का सबसे महत्वपूर्ण पहलू नुकसान को न्यूनतम करने के लिए इतना है कि उत्पन्न फोटॉनों के सभी उच्चतम संभव निष्ठा के साथ पता लगाया जाता है। यहाँ, हम कैसे एक अति उच्च संख्यात्मक एपर्चर फाइबर का उपयोग कर बारीकी से सिलिकॉन waveguides के मोड मिलान करने के लिए से कम नुकसान बढ़त युग्मन प्रदर्शन करने का वर्णन। एक अनुकूलित संलयन स्प्लिसिंग नुस्खा का उपयोग करके, उ्ना फाइबर मूल एक मानक एकल मोड फाइबर के साथ interfaced है। यह कम नुकसान युग्मन एक एकीकृत सिलिकॉन अंगूठी गुंजयमान यंत्र में उच्च निष्ठा फोटॉन उत्पादन की माप और उत्पादन पी के बाद के दो फोटॉन हस्तक्षेप की अनुमति देता हैएक निकट एकीकृत मच-जेंडर interferometer में hotons। इस पत्र तैयार करने और उच्च प्रदर्शन और स्केलेबल सिलिकॉन क्वांटम फोटोनिक सर्किट के लक्षण वर्णन के लिए आवश्यक प्रक्रियाओं का वर्णन है।

प्रत्येक डिटेक्टर, साथ ही संयोग की गिनती से अलग-अलग फोटॉन मायने रखता है, एकत्र किए गए थे के रूप में दो रास्तों के बीच रिश्तेदार चरण देखते गया था। अलग-अलग मायने रखता है (चित्रा 5 ए) के 94.5 ± 1.6...

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Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

सिलिकॉन फोटोनिक चिप्स संभावित जटिल एकीकृत क्वांटम प्रणालियों का एहसास करने के लिए है। यहाँ प्रस्तुत की तैयारी और क्वांटम मापन के लिए एक सिलिकॉन चिप फोटोनिक के परीक्षण के लिए एक विधि है।

एक सिलिकॉन अंगूठी गुंजयमान यंत्र फोटोन स्रोत में क्वांटम हस्तक्षेप के मापन

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Research

JoVE Journal

Engineering

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