연속파 광 파라 메트릭 발진기와 빛의 양자 상태 공학
Summary
우리는 광 파라 메트릭 발진기에 의해 방출되는 비 전통적인 빛을 운영하는 조건부 제조 방법을 사용하여 단일 광자 상태와 일관된 상태 겹쳐 적층 등의 광학 필드를, 여행의 비 가우시안 국가의 안정적인 발전을 설명합니다. 유형 I과 유형 II 상 일치 발진기 고려하고 필요한 주파수 필터링이나 homodyning으로 고효율 양자 상태의 특성 등의 일반적인 절차는 자세히 설명되어 있습니다.
Abstract
전자기장의 비 고전적인 상태를 엔지니어는 양자 광학, 2를위한 중앙 퀘스트입니다. 자신의 기본적인 의미를 넘어, 이러한 상태는 참으로 향상된 계측에서 양자 통신 및 컴퓨팅에 이르기까지, 다양한 프로토콜을 구현하기위한 자원입니다. 다양한 장치는 단일 이미 터, 광 – 인터페이스 물질 또는 비 – 선형 시스템 3과 같은 비 고전적 상태를 생성하기 위해 사용될 수있다. 우리는 연속파 광 파라 메트릭 발진기 3,4의 사용에 초점을 맞춘다. 이 시스템은 광 공동 안에 삽입 비선형 χ이 결정에 기반 해 지금 같은 단일 모드 또는 결정에 따라 두 개의 모드 압착 된 진공과 같은 비 고전적 빛의 매우 효율적인 소스로 잘 알려진 위상 정합.
그 직교 분포가 가우시안 통계를 다음과 같이 압착 진공 가우스 상태입니다. 그러나 프로토콜이 아닌 Gaus을 필요로의 수를 보여왔다시안 5를 말한다. 바로 이러한 상태를 생성하는 것은 어려운 작업이며 강력한 χ 3 비선형 성을 필요로한다. 그러나 확률 적 예고 다른 절차는 가우시안 상태에서 작동 조건부 제조 기술을 통해 측정 – 유도 비선형 성을 사용하여 구성된다. 여기에, 기본 자원으로 두 개의 다른 위상 일치 파라 메트릭 발진기를 사용하여 두 개의 비 가우시안 상태, 단일 광자 상태와 일관된 상태의 중첩에 대한 우리의 세부 사항이 세대 프로토콜입니다. 이 기술은 잘 조절 된 시공간 모드에서 대상 국가와 국가의 발전과 높은 충실도의 달성을 가능하게한다.
Introduction
광학 필드를 여행의 양자 상태를 엔지니어 할 수있는 능력은 양자 통신, 컴퓨팅 및 계측 등의 양자 정보 과학 기술 1위한 중앙 요구 사항입니다. 여기, 우리는 기본 자원으로 임계 값 이하로 운영 연속파 광 파라 메트릭 발진기 3,4에 의해 방출 된 빛을 사용하여 일부 특정 양자 상태의 준비와 특성에 대해 설명합니다. 특히, 두 시스템이 고려 될 것 – 유형-II의 위상 정합 OPO와 유형-I OPO를 – 각각 예고 단일 광자와 광 간섭 상태 겹쳐 적층 (CSS), 양식, 즉 국가의 안정적인 발전을 가능 | α > – |-α>. 이러한 상태는 선형 광학 양자 계산 6 개의 광학 하이브리드 프로토콜 5,7까지 양자 정보 다양한 프로토콜의 구현을위한 중요한 자원이다. 중요한 것은, 메소드 P 여기에 분개하는 것은 잘 조절 시공간 모드로 진공 방출의 낮은 혼합물을 얻는 허용한다.
일반적으로, 양자 상태는 위그 너 함수 W (x, P)으로 13라는 위상 공간에서 준 확률 분포의 형상에 따라 가우시안 상태 및 비 가우시안 상태로 분류 될 수있다. 비 가우시안 미국의 경우, 위그 너 함수는 비 classicality의 강력한 서명을 음의 값을 가질 수 있습니다. 단일 광자 또는 일관된 상태 겹쳐 적층은 참으로 비 가우시안 상태입니다.
그러한 상태들을 생성하기위한 효율적인 절차가 초기 가우시안 자원이 그러한 광자 카운팅 9,10,11,12,13 같은 소위 비 가우시안 측정과 결합 조건부 제조 기술로 알려져있다. 이 일반 체계, 확률하지만 예고는 그림 1a에 스케치한다.
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도 1. (a) 조건부 제조 기술의 개념적 구조. (b) 직교 편광 광자 쌍 (타입-II의 OPO)에서 단일 광자 상태의 조건부 제제는 편광 빔 스플리터에서 분리 하였다. 압착 진공 상태에서 단일 광자를 감산함으로써 코 히어 런트 상태의 중첩 (c) 조건부 준비 (유형 I OPO).
양자 얽힘 상태의 하나의 모드를 측정함으로써, 다른 모드는이 측정에 초기 얽힌 자원 (12, 13)에 따라 달라집니다 상태로 예상된다.
상기 상태를 생성하는 데 필요한 필요한 자원 및 예고 검출기는 무엇입니까? 단일 광자 상태는 트윈 빔을 사용하여 생성 될 수 있고, 광선 즉 광자 개수에 상관. 단일 P의 검출하나의 모드에 HOTON는 다른 모드 9,10,14,15에 단일 광자의 생성을 예고한다. 주파수 퇴화 타입-II OPO 16,17,18,19은 참으로이 목적에 적합 소스입니다. 신호 및 아이들러 광자는 광자 수의 상관 관계 및 직교 편파로 방출된다. 도 1b에 도시 된 바와 같이 하나의 편광 모드를 단일 광자를 검출하는 것은, 단일 광자 상태로 다른 하나를 돌출.
일관성있는 상태 겹쳐 적층에 관하여, 그들은 11, 21 변환 다운 또는에 의해 타입-I은 22, 23를 오포 중 하나를 얻은 압착 진공 상태 (20)로부터 펄스 싱글 패스 (single-pass) 파라 메트릭하여 단일 광자를 차감하여 생성 할 수 있습니다. 감산은 비임 스플리터에 빛의 작은 부분을 태핑하고이 모드에서 단일 광자 (도 1C)를 검출함으로써 수행된다. 진공 압착 따라서 단일 광자 리드를 감산에도 광자 개수 상태의 중첩 인같은 작은 진폭의 두 일관된 상태의 선형 중첩으로 높은 충실도가 홀수 광자 수 상태의 중첩에. 이러한 이유로, 이름이 '슈뢰딩거의 고양이'가끔이 상태로 주어졌다.
이러한 상태를 생성하기위한 일반적인 절차는 이와 유사하지만, 일차 광원에 의해 다르다. 예고 경로 및 검출 기술의 필터링 OPO의 분류가 사용하는 어떤 동일하다. 방법 연속파 광 파라 메트릭 발진기에서이 두 비 가우시안 상태를 생성하는 방법과 고효율을 특징하는 프로토콜 세부 사항의 현재 시리즈.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에 제시된 조건부 제조 기술은 항상 초기 분형 리소스 및 예고 검출기에 의해 수행되는 측정의 작용이다. 이 두 가지 구성 요소가 강하게 발생 상태의 양자 특성에 영향을 미친다.
우선, 준비된 상태의 순도는 강하게 따라서 '좋음'OPO가 요구되는, 초기 리소스의 하나에 의존한다. '좋은'OPO는 무엇입니까? 그것은 탈출 효율 η 화합 부근에 해당하는 장치입니다. …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 ERA-NET CHIST-ERA ( 'QScale'프로젝트)에 의해 ERC 시작 그랜트 'HybridNet'에 의해 지원됩니다. F. 바르보사는 CNR과 FAPESP 및 K. 황 중국의 전국 우수 박사 학위 논문 (PY2012004)의 저자와 중국 장학위원회에 대한 재단의 지원의 지원을 인정합니다. C. 파브르와 J. Laurat는 문화원 시테 드 프랑스의 구성원입니다.
Materials
| Pump laser | Innolight | Diabolo | Dual output, IR and 532 nm |
| KTP and PPKTP crystal | Raicol | Available from other vendors | |
| Interferential filters | Barr associates | ||
| High efficiency photodiodes | Fermionics | Quantum efficiency above 97% | |
| Oscilloscope | Lecroy | Wave runner 610 Zi | Used for data acquisition |
| Spectrum analyser | Agilent | N9000A | Available from other vendors |
| Faraday rotator | Qioptic | FR-1060-5SC | Available from other vendors |
| PZT | PI | P-016.00H | Available from other vendors |
| Superconducting single-photon detectors | Scontel | SSPD | low dark counts |
| Optical switch | Thorlabs | OSW12-980E | Available from other vendors |
Referências
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