방향성 집적 양자 광학을 위한 위상학적 및 기존 나노광자 신호처리기

집적 양자 광자에서의 방향성은 단일 광자 수준에서 비선형성을 갖춘 확장 가능한 양자 기술을 달성하기 위한 유망한 경로로 떠올랐습니다. 위상학적 광자 신호처리기는 칩에서 이러한 방향성 물질-빛 상호작용을 활용하기 위한 혁신적인 접근법으로 제안되었습니다. 그러나 기존의 선 결함 신호처리기에 비해 내장된 양자 방출체와 위상학적 신호처리기 간의 방향성 결합 강도에 대한 불확실성이 남아 있습니다. 본 연구에서는 실험적, 이론적 및 수치 분석의 조합을 사용하여 다양한 신호처리기에서의 방향성 결합을 조사합니다. 여러 위상학적 광자 신호처리기에서 빛-물질 결합의 위치 의존성을 정량적으로 특성화하고, 기존의 선 결함 신호처리기와 비교하여 방향 결합 성능을 벤치마킹합니다. 우리는 위상학적 신호처리기가 기존의 선 결함 신호처리기와 비교하여 성능이 떨어진다는 결론을 내리며, 이는 그들의 방향성 광학 자격을 의심스럽게 만듭니다. 이는 해당 분야의 성숙도 문제와는 무관하다는 점을 보여주기 위해 최첨단 역설계 방법이 이러한 위상학적 신호처리기의 방향 방출을 개선하는 데 능력이 있음에도 불구하고 여전히 기존(미끄럼 판) 광자 결정 신호처리기의 운영보다 상당히 뒤처져 있다는 것을 보여줍니다. 우리의 결과와 결론은 칩에서 정량적으로 예측된 양자 비선형 효과의 구현을 개선하기 위한 길을 열어줍니다. 미국물리학회에서 2024년에 발표됨