Design and validation of a-SiC/SiN hybrid photonic platform for integrated quantum photonics
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Recent efforts in quantum photonics emphasize on-chip generation, manipulation, and detection of single photons for quantum computing and quantum communication. In quantum photonic chips, single photons are often generated using parametric down-conversion and quantum dots. Quantum dots are particularly attractive due to their on-demand generation of high-purity single photons. Different photonic platforms are used to manipulate the states of the photons. Nevertheless, no single platform satisfies all the requirements of quantum photonics, as each platform has its merits and shortcomings. For example, the thin-film silicon nitride (SiN) platform provides ultra-low loss on the order of 0.1 dB m −1 , but is incompatible with dense integration , requiring large bending radii. On the other hand, silicon on insulator offers a high refractive index contrast for dense integration but has a high absorption coefficient at the emission wavelengths (800–970 nm) of state-of-the-art QDs. Amorphous silicon carbide (a-SiC) has emerged as an alternative with a high refractive index (higher than SiN), an extended transparency window compared to Silicon, and a thermo-optic coefficient three times higher than that of SiN, which is crucial for tuning photonic devices on a chip. With the vision of realizing a quantum photonic integrated circuit, we explore the hybrid integration of SiN/a-SiC photonic platform with quantum dots and superconducting nanowire single-photon detectors. We validate our hybrid platform using a brief literature study, proof-of-principle experiments, and complementary simulations. As a proof-of-principle, we show a quantum dot embedded in nanowires (for deterministic micro-transfer and better integration) that emits single photons at 885 nm with a purity of 0.011 and a lifetime of 0.98 ns. Furthermore, we design and simulate an adiabatic coupler between two photonic platforms, a-SiC and SiN, by aiming to use the benefits of both platforms, i.e. dense integration and low losses, respectively. Our design couples the light from SiN waveguide to a-SiC waveguide with 96% efficiency at 885 nm wavelength. Our hybrid platform can be used to demonstrate on-chip quantum experiments such as Hong–Ou–Mandel, where we can design a large optical delay line in SiN and an interference circuit in a-SiC.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».