COMPACT, SINGLE CHIP-BASED, ENTANGLED POLARIZATION-STATE PHOTON SOURCES AND METHODS FOR GENERATING PHOTONS IN ENTANGLED POLARIZATION STATES

Various embodiments of the present invention are directed to compact systems for generating polarization-entangled photons. In one embodiment of the present invention, a polarization entangled-photon state source comprises a single transmission layer (912, 1112, 1312, 1500, 1600) configured for transmitting electromagnetic radiation. The transmission layer includes a beamsplitter (902, 1102, 1302) and a down-conversion device (904, 1104), both of which are configured to convert a pump beam into first and second signal beams and first and second idler beams. The transmission layer also includes a mode converter (906, 1106, 1306) configured to invert electric and magnetic field components of both the first signal beam and the first idler beam, and a combiner (908, 1108, 1308) configured to receive the first and second beams and the first and second idler beams and output the first and second signal beams and the first and second idler beams in an entangled polarization states. Différents modes de réalisation de la présente invention concernent des systèmes compacts de production de photons intriqués en polarisation. Dans un mode de réalisation de la présente invention, une source d'états de photons intriqués en polarisation comprend une couche unique d'émission (912, 1112, 1312, 1500, 1600) configurée pour émettre un rayonnement électromagnétique. Cette couche d'émission comprend un séparateur de faisceau (902, 1102, 1302) et un dispositif de conversion par abaissement de fréquence (904, 1104), tous deux étant configurés pour convertir un faisceau de pompage en des premier et second faisceaux de signal et des premier et second faisceaux complémentaires. La couche d'émission comprend également un convertisseur de mode (906, 1106, 1306) configuré pour inverser les composantes de champs électrique et magnétique à la fois du premier faisceau de signal et du premier faisceau complémentaire, et un combinateur (908, 1108, 1308) configuré pour recevoir les premier et second faisceaux et les premier et second faisceaux complémentaires et produire les premier et second faisceaux de signal et les premier et second faisceaux complémentaires dans un état d'intrication en polarisation.