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This work was funded by the European Union's Horizon 2020 research and innovation program under grant agreement no. 820423 (S2QUIP).

Análisis de autorías institucional

Guimbao, JAutor (correspondencia)

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Artículo

Numerical Optimization of a Nanophotonic Cavity by Machine Learning for Near-Unity Photon Indistinguishability at Room Temperature

Publicado en:ACS Photonics. 9 (6): 1926-1935 - 2022-06-15 9(6), DOI: 10.1021/acsphotonics.1c01651

Autores: Guimbao, J; Sanchis, L; Weituschat, L; Manuel Llorens, J; Song, M; Cardenas, J; Postigo, P Aitor

Afiliaciones

Resumen

Room-temperature (RT), on-chip deterministic generation of indistinguishable photons coupled to photonic integrated circuits is key for quantum photonic applications. Nevertheless, high indistinguishability (I) at RT is difficult to obtain due to the intrinsic dephasing of most deterministic single-photon sources (SPS). Here, we present a numerical demonstration of the design and optimization of a hybrid slot-Bragg nanophotonic cavity that achieves a theoretical near-unity I and a high coupling efficiency (beta) at RT for a variety of single-photon emitters. Our numerical simulations predict modal volumes in the order of 10(-3)(lambda/2n)(3), allowing for strong coupling of quantum photonic emitters that can be heterogeneously integrated. We show that high I and beta should be possible by fine-tuning the quality factor (Q) depending on the intrinsic properties of the single-photon emitter. Furthermore, we perform a machine learning optimization based on the combination of a deep neural network and a genetic algorithm (GA) to further decrease the modal volume by almost 3 times while relaxing the tight dimensions of the slot width required for strong coupling. The optimized device has a slot width of 20 nm. The design requires fabrication resolution in the limit of the current state-of-the-art technology. Also, the condition for high I and beta requires a positioning accuracy of the quantum emitter at the nanometer level. Although the proposal is not a scalable technology, it can be suitable for experimental demonstration of single-photon operation.

Palabras clave

Bragg gratingsDesignDiamondFabricationGenetic algorithmLighLightMoleculeNanocavitNanocavityNanophotonicsNeural networkOscillator-strengthSingle-photonSlot wave-guide

Indicios de calidad

Impacto bibliométrico. Análisis de la aportación y canal de difusión

El trabajo ha sido publicado en la revista ACS Photonics debido a la progresión y el buen impacto que ha alcanzado en los últimos años, según la agencia WoS (JCR), se ha convertido en una referencia en su campo. En el año de publicación del trabajo, 2022, se encontraba en la posición 13/100, consiguiendo con ello situarse como revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoría Optics.

Desde una perspectiva relativa, y atendiendo al indicador del impacto normalizado calculado a partir de las Citas Mundiales proporcionadas por WoS (ESI, Clarivate), arroja un valor para la normalización de citas relativas a la tasa de citación esperada de: 1.59. Esto indica que, de manera comparada con trabajos en la misma disciplina y en el mismo año de publicación, lo ubica como trabajo citado por encima de la media. (fuente consultada: ESI 14 Nov 2024)

Esta información viene reforzada por otros indicadores del mismo tipo, que aunque dinámicos en el tiempo y dependientes del conjunto de citaciones medias mundiales en el momento de su cálculo, coinciden en posicionar en algún momento al trabajo, entre el 50% más citados dentro de su temática:

  • Media Ponderada del Impacto Normalizado de la agencia Scopus: 1.97 (fuente consultada: FECYT Feb 2024)
  • Field Citation Ratio (FCR) de la fuente Dimensions: 5.79 (fuente consultada: Dimensions Jun 2025)

De manera concreta y atendiendo a las diferentes agencias de indexación, el trabajo ha acumulado, hasta la fecha 2025-06-08, el siguiente número de citas:

  • WoS: 9
  • Scopus: 13
  • OpenCitations: 12

Impacto y visibilidad social

Desde la dimensión de Influencia o adopción social, y tomando como base las métricas asociadas a las menciones e interacciones proporcionadas por agencias especializadas en el cálculo de las denominadas “Métricas Alternativas o Sociales”, podemos destacar a fecha 2025-06-08:

  • La utilización de esta aportación en marcadores, bifurcaciones de código, añadidos a listas de favoritos para una lectura recurrente, así como visualizaciones generales, indica que alguien está usando la publicación como base de su trabajo actual. Esto puede ser un indicador destacado de futuras citas más formales y académicas. Tal afirmación es avalada por el resultado del indicador “Capture” que arroja un total de: 25 (PlumX).

Es fundamental presentar evidencias que respalden la plena alineación con los principios y directrices institucionales en torno a la Ciencia Abierta y la Conservación y Difusión del Patrimonio Intelectual. Un claro ejemplo de ello es:

  • El trabajo se ha enviado a una revista cuya política editorial permite la publicación en abierto Open Access.

Análisis de liderazgo de los autores institucionales

Este trabajo se ha realizado con colaboración internacional, concretamente con investigadores de: United States of America.

Existe un liderazgo significativo ya que algunos de los autores pertenecientes a la institución aparecen como primer o último firmante, se puede apreciar en el detalle: Primer Autor (GUIMBAO GASPAR, JOAQUIN) y Último Autor (Postigo, P Aitor).

los autores responsables de establecer las labores de correspondencia han sido GUIMBAO GASPAR, JOAQUIN y Manuel Llorens, J.