Multi-photon absorption limits to heralded single photon sources.
Multi-photon absorption limits to heralded single photon sources.
复制标题
多光子吸收对预示单光子源的限制。
DOI：
10.1038/srep03087
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发表时间：
2013-11-04
影响因子：
4.6
通讯作者：
Eggleton, Benjamin J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Husko, Chad A.;Clark, Alex S.;Collins, Matthew J.;De Rossi, Alfredo;Combrie, Sylvain;Lehoucq, Gaelle;Rey, Isabella H.;Krauss, Thomas F.;Xiong, Chunle;Eggleton, Benjamin J.
单光子对未来的量子技术至关重要，包括量子通信和计算。使用参数过程的非线性光子器件为产生光子提供了一条直接的途径，然而，额外的非线性过程可能会起作用并干扰这些源。在这里，我们分析了存在多光子过程的自发四波混频(SFWM)源。我们在硅和磷化镓光子晶体波导中进行了实验，它们分别表现出不同的非线性吸收过程，即双光子吸收(TPA)和三光子吸收(ThPA)。我们发展了一个新的模型来捕捉这些不同的效应，该模型与亮度、符合偶然比(CAR)和二阶关联函数g(2)(0)的测量结果非常一致，表明TPA对已知的单光子源施加了内在的限制。我们在这些观测的基础上设计了一种新的度量--量子效用(QMU)，使单光子源的进一步优化成为可能。
Single photons are of paramount importance to future quantum technologies, including quantum communication and computation. Nonlinear photonic devices using parametric processes offer a straightforward route to generating photons, however additional nonlinear processes may come into play and interfere with these sources. Here we analyse spontaneous four-wave mixing (SFWM) sources in the presence of multi-photon processes. We conduct experiments in silicon and gallium indium phosphide photonic crystal waveguides which display inherently different nonlinear absorption processes, namely two-photon (TPA) and three-photon absorption (ThPA), respectively. We develop a novel model capturing these diverse effects which is in excellent quantitative agreement with measurements of brightness, coincidence-to-accidental ratio (CAR) and second-order correlation function g(2)(0), showing that TPA imposes an intrinsic limit on heralded single photon sources. We build on these observations to devise a new metric, the quantum utility (QMU), enabling further optimisation of single photon sources.
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