An on-demand source of indistinguishable and entangled photon pairs is a fundamental component of various quantum information applications.Parametric downconversion and four-wave mixing sources of entangled photons have shown high degrees of entanglement and indistinguishability, but the probabilistic nature of their generation process also creates zero or multiple photon pairs following a Poissonian distribution.This limits their use in complex algorithms where many qubits and gate operations are required. Here, we simultaneously show ultrahigh purity, high entanglement fidelity, high two-photon interference non-post selective visibilities, and on-demand generation of polarization-entangled photon pairs from a single semiconductor quantum dot. Through a two-photon resonant excitation scheme, the biexciton population is deterministically prepared by a p-pulse. Applied on a quantum dot showing no exciton fine-structure splitting, this results in the deterministic generation of indistinguishable entangled photon pairs.
オンデマンドにもつれ光子対を生成出来る光源は、様々な量子情報の応用においてに基本的な構成要素となる。パラメトリック下方変換光源と四光波混合光源は高度なもつれ状態を示しているが、その生成過程は確率的であり、ポアソン分布に従うため、光子対が生成されなかったり複数生成されたりする。このため多数の複雑なアルゴリズムにおいて、このような光源を利用することは難しい。今回、単一半導体量子ドットから偏向もつれ光子対が非常に高い純度、忠実度、コヒーレンス、オンデマンド生成といった特性を同時に持って生成されることを確認した。二光子共鳴励起を通して、1つのπパルスから励起子分子集団が決定論的に作られる。これを励起子微細構造分裂を示さない量子ドットに適用した結果、識別不可能なもつれ光子対が決定論的に生成された