Un protocole est présenté pour la génération pratique et manipulation cohérente des États de photon de haute dimension fréquence-bin empêtré avec micro intégrés-cavités et composants de télécommunications standard, respectivement.
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Article de méthode
Génération et un contrôle cohérent des peignes de fréquence pulsée Quantum
* These authors contributed equally
Dans cet article
Résumé
Résumé
Nous présentons une méthode pour la génération et la manipulation cohérente des peignes de fréquence pulsée quantum. Jusqu'à présent, leurs procédés de préparation des États de grande dimension sur puce de manière pratique ont reste vagues en raison de la complexité croissante des circuits quantiques nécessaires pour préparer et traiter ces États. Ici, nous exposons comment haut-dimensionnels, fréquence-bin enchevêtré, États de deux photons peuvent être générés à un rythme stable, forte génération en utilisant une excitation imbriqués-cavité, activement mode bloqué d’une micro-cavité non linéaire. Cette technique est utilisée pour produire des peignes de fréquence pulsée quantum. Par ailleurs, nous présentons comment les États quantiques peuvent être cohérente manipulé à l’aide de composants de télécommunications standard tels que filtres programmables et modulateurs électro-optiques. En particulier, nous montrons en détail comment accomplir les mesures de caractérisation État tels que la reconstruction de matrice de densité, la détection de la coïncidence et détermination du spectre de photon unique. Les méthodes présentées forment une base accessible, reconfigurable et évolutive pour les protocoles de préparation et la manipulation complexe état de grande dimension dans le domaine fréquentiel.
Introduction
Le contrôle des phénomènes quantiques ouvre la possibilité pour les nouvelles applications dans des domaines aussi variés que sûr quantum communications1, traitement quantique de détection3et2de l’information quantique puissant. Alors qu’une grande variété de plates-formes physiques sont activement recherchées pour les réalisations de quantum technologies4, optique des États quantiques sont candidats importants car ils peuvent montrer fois long cohérence et stabilité du bruit extérieur, excellent caractéristiques de transmission, ainsi que la compatibilité avec l’existant d....
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Protocole
1. génération de la fréquence High-dimensional-bin empêtré États par l’Excitation pulsée
- En suivant le schéma indiqué dans la Figure 2 (phase de génération), connectez chaque composant à l’aide maintenant la polarisation des fibres optiques (pour améliorer la stabilité environnementale).
- Connecter une alimentation sur le modulateur électro-optique amplitude et d’appliquer un décalage de tension CC, réglage de la valeur de décalage jusqu'à ce que la puissance optique transmise par son intermédiaire est réduit de moitié environ (mesuré à l’aide d’un wattmètre optique), par exemple., telle qu’un pic valeur de tra....
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Résultats
Le schéma décrit pour la génération et le contrôle des États de grande dimension fréquence-bin (basé sur l’excitation des cavités micro non linéaires, Figure 1) est montré dans la Figure 2. Cette configuration utilise les composants de télécommunications standard et est très flexible dans le taux de production de photons et les traitements appliqués. La figure 3 montre la caractérisation du régime gé.......
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Discussion
Le domaine fréquentiel optique, via QFCs, est avantageux dans les applications quantique pour une multitude de raisons. Opérations sont globale, agissant sur tous les États en même temps, qui se traduit par un design qui n’évolue pas dans la taille ou la complexité comme les augmentations de dimensionnalité État. Ceci est renforcé car les composants peuvent être reconfiguré à la volée sans modifier la configuration et sont susceptibles d’être intégrés sur puce en exploitant existants et/ou de développement d’infrastructu.......
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Remerciements
Nous remercions les idées techniques ; R. Helsten P. Kung de QPS Photronics pour l’aide et l’équipement de traitement ; ainsi que QuantumOpus et N. Bertone de composants optoélectroniques pour leur soutien et nous fournissant de l’équipement de détection de photon de l’état-of-the-art. Ce travail a été rendu possible par les sources de financement suivantes : Sciences naturelles et génie recherche Conseil du Canada (CRSNG) (Steacie, stratégique, découverte et les régimes de subventions accélération, études supérieures du Canada Vanier, USRA bourse) ; MITACS (IT06530) et PBEEE (207748) ; MESI PSR-SIIRI Initiative ; Programme Canada Research Chair ; Projets de découvert....
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Système de détection monophotonique à nanofils supraconducteurs | Quantum Opus | Opus One | |
| Modulateur de phase électro-optique | EO-Space | Modèle | |
| Filtre programmable | Finisar ; | WaveShaper 4000s | |
| Électronique de synchronisation | PicoQuant | HydraHarp 400 | |
| Résonateur | 200 GHz FSR en verre à indice de réfraction élevé. Voir la réf. 24 pour plus de détails sur la plate-forme. | ||
| Amplificateur à fibre dopée à l’erbium | Keopsys | PEFA-SP-C-PM-27-B202-FA-FA | |
| Modulateur d’amplitude électro-optique | Oclaro ; | SD40 | |
| RF source de tonalité | Rohde & Schwarz | SMP 04 | |
| Amplificateur de tonalité RF | RF-Lambda | RFLUPA27G34GA | |
| Générateur de fonctions | Tetronix | AFG 3251 | |
| Isolateur | General Photonics | NISO-S-15-SS-FC/APF | |
| Oscilloscope | Tetronix ; | ||
| TDS5052B Photodiode | Finisar | XPDV 50 GHz | |
| DWDM | OptiWorks | DWFUQUMD08BN | |
| Alimentation | Madell | CA18303D |
Références
- Kimble, H. J. The quantum internet. Nature. 453 (7198), 1023-1030 (2008).
- Knill, E., Laflamme, R., Milburn, G. J. A scheme for efficient quantum computation with linear optics. Nature. 409 (6816), 46-52 (2001).
- Israel, Y., Rosen, S., Silberberg, Y.
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Réimpressions et autorisations
