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Enregistrement W7062645935

Towards Photonic Chip Integration of an Oscillating Photonic Bell State from a Semiconductor Quantum Dot

2024· dissertation· en· W7062645935 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueUWSpace (University of Waterloo) · 2024
Typedissertation
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueParticle accelerators and beam dynamics
Établissements canadiensUniversity of Waterloo
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésQuantum dotQuantum technologyQuantum sensorQuantum imagingPhotonQuantum networkPhoton entanglementQuantum information scienceQuantum entanglement
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The demand for entangled photon sources has been growing in all areas of quantum information technologies. However, many modern single-photon sources suffer from fundamental limitations which limit their ability to produce these single-photons, as many of the “high quality” sources are probabilistic in nature. This probabilistic emission limits the “on-demand” requirement needed for many quantum information technologies. As a result, other types of single photon sources have been the topic of research for the past two decades, in which quantum dots are a promising candidate. Quantum dots are regions in space which electron-hole pairs can be confined and, using a phenomenon called ”spontaneous emission,” can emit single photons on demand. This is because the creation of electron-hole pairs is a deterministic process, which is a major topic of study in this thesis. In addition, the quantum dot which is the focus of this thesis is capable of emitting pairs of entangled photons on-demand, which have a wide array of applications in the quantum computing community. Our quantum dot is also embedded inside a nanowire, which this thesis will show, improves its performance in the areas which are considered important to the quantum dot, quantum computing, quantum networking, and quantum communication communities. \n \nThe nanowire quantum dots, comprised of an InAsP quantum dot embedded in an InP nanowire studied in this thesis show improvements over other quantum dot sources in key areas: photon purity, with a g(2)_XX (0) = 0.0055 ± 0.0003 and g(2)_X (0) = 0.0028 ± 0.0003, and entanglement, with peak concurrence (fidelity) values of C = 95.6 ± 0.7% (F = 97.7 ± 0.4%) and lifetime weighted concurrence (fidelity) of C = 90.2 ± 0.2% (F = 94.0 ± 0.1%). These results are an improvement from previous results on the same nanowire quantum dot, with peak concurrence of C = 87 ± 4% and lifetime weighted concurrence of C = 52 ± 3%. \nThe reason for the improvements on the same dot is because of the detection systems, superconducting nanowire single photon detectors. These detectors have far less timing jitter, dark counts, and higher efficiency than their counterparts, single photon avalanche diodes, which suggests these quantum dots are far better than previously thought. This thesis explores the effects of the detection systems in resolving a time-dependent oscillating quantum state, which occurs when a quantum dot has a fine-structure splitting. The fine-structure splitting is present in quantum dots that have strain, random alloying, or an asymmetric confining potential, causing asymmetry in the physical dimensions of the quantum dot. This asymmetry causes a lifting in the degeneracy of the exciton state, which causes the exciton state to precess. This oscillation happens on a timescale similar to the single photon avalanche diodes timing jitter, causing a “blurring” of the oscillating quantum state. This is mediated by using faster detectors, which this thesis will explore. \n \nIn addition to single photon sources, this thesis also focuses on the creation of photonic integrated circuits capable of supporting the photons emitted from our quantum dot. This is important because our quantum dot emits at wavelengths ≈ 894 nm, which is not supported by the silicon platform typically offered for photonic integrated circuits. This thesis will focus on a new platform, silicon nitride, which is capable of supporting light at our wavelengths. The results of this thesis demonstrate the simulated performance of the silicon nitride photonic integrated circuits at our wavelengths and lay the groundwork for a path forward to testing them with our source.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,008

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,012
Tête enseignante GPT0,212
Écart entre enseignants0,200 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2024
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Résumé présentoui

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