Staatliche Ingenieur Quantum of Light mit Dauerwellen-Optische parametrische Oszillatoren

Zusammenfassung

Wir beschreiben die zuverlässige Erzeugung von nicht-Gauß-Staaten reisen optischen Bereichen, einschließlich der Ein-Photonen-Zustände und Überlagerungen kohärenten Zustand, mit einer bedingten Herstellungsverfahren auf der nicht-klassischen Licht durch optische parametrische Oszillatoren emittiert betrieben. Typ-I und Typ-II-phasenangepaßte Oszillatoren betrachtet und üblichen Verfahren, wie beispielsweise die gewünschte Frequenz zu filtern oder Hocheffizienzquantenzustand Charakterisierung homodyning, ausführlich beschrieben.

Zusammenfassung

Engineering nicht-klassischen Zuständen des elektromagnetischen Feldes ist eine zentrale Aufgabe für Quantenoptik ^1,2. Über ihre grundlegende Bedeutung sind solche Zustände tatsächlich die Ressourcen für die Umsetzung verschiedener Protokolle, die von verbesserten Messtechnik zur Quantenkommunikation und Datenverarbeitung. Eine Vielzahl von Vorrichtungen kann verwendet werden, um nicht-klassischen Zuständen, wie Einzelstrahler Licht-Materie-Schnittstellen oder nichtlineare Systeme ³ zu erzeugen. Wir konzentrieren uns hier auf die Verwendung einer Dauerstrich-optischen parametrischen Oszillator ^3,4. Dieses System basiert auf einer nichtlinearen χ ^2-Kristall innerhalb eines optischen Hohlraums eingefügt basiert und es ist jetzt bekannt als eine sehr effiziente Quelle für nicht-klassischen Licht, wie beispielsweise Einzelmoden-oder zwei-Modus gedrückt Vakuum je nach Kristall Phasenanpassung.
Zwängt Vakuum ist ein Gauß-Zustand als Quadratur-Distributionen folgen ein Gauß-Statistik. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Anzahl der Protokolle erfordern nicht gezeigt Gaussischen Staaten ^5. Generieren direkt solche Staaten ist eine schwierige Aufgabe und würden starke χ ³ Nichtlinearitäten erforderlich. Ein weiteres Verfahren, probabilistische aber angekündigt, besteht in der Verwendung eines Messinduzierte Nichtlinearität über eine bedingte Präparationstechnik auf Gauß-Staaten betrieben wird. Hier haben wir ausführlich diese Generation Protokoll für zwei nicht-Gauß-Staaten, die Single-Photon-Zustand und eine Überlagerung von kohärenten Zuständen, mit zwei unterschiedlich phasenangepassten parametrische Oszillatoren als primäre Ressourcen. Diese Technik ermöglicht das Erreichen einer hohen Wiedergabetreue mit der gezielten staatlichen und Generation des Staates in einer gut kontrollierten Raum-Zeit-Modus.

Einleitung

Die Fähigkeit, den Quantenzustand des Reisens optische Felder Ingenieur ist eine zentrale Voraussetzung für die Quanteninformationswissenschaft und-Technologie ^ein, darunter Quantenkommunikation, Computer-und Messtechnik. Hier diskutieren wir die Herstellung und Charakterisierung von einigen spezifischen Quantenzuständen, wobei als primäre Ressource des von Dauerstrich-optischen parametrischen Oszillatoren ^3,4 unterhalb der Schwelle betrieben emittiert. Insbesondere werden zwei Systeme in Betracht gezogen werden - eine Typ-II-Phase abgestimmt OPO und einen Typ-I-OPO - damit jeweils die zuverlässige Erzeugung der angekündigten Single-Photonen und....

Protokoll

1. Optical Parametric Oscillator

1. Erstellen Sie eine 4 cm lange semimonolithic linearen Hohlraum (für eine verbesserte mechanische Stabilität und reduziert Intracavity Verluste). Der Eingangsspiegel direkt auf einer Fläche des nichtlinearen Kristall beschichtet.
2. Wählen eines Eingangskopplers Reflexion von 95% für die Pumpe bei 532 nm und hoher Reflexion für die Signal-und Leerlauf bei 1.064 nm auf. Umgekehrt, wählen die stark reflektierenden Ausgangskoppler für die Pumpe zu sein, und der Transmissionsgrad T = 10% für die Infrarot. Der freie Spektralbereich des OPO ist gleich Δω = 4,3 GHz und die Bandbreite liegt bei 60 MHz. Machen Sie den Hohlraum....

Ergebnisse

Für den Typ-II-OPO und die Erzeugung von High-Fidelity-Single-Photon-Zustand:
Das tomographische Rekonstruktion des angekündigten Zustand ist in Fig. 2, wobei die Diagonalelemente des rekonstruierten Dichtematrix und dem entsprechenden Wignerfunktion angezeigt gezeigt. Ohne Verlust Korrekturen, zeigt die angekündigte Staat eine Single-Photon-Komponente so hoch wie 78%. Durch die Berücksichtigung der Gesamterkennungsverluste (15%), erreicht der Staat eine Treue von 91% mit einem Ein-Photonen-Zusta.......

Diskussion

Die bedingte Präparationstechnik hier präsentiert wird, ist immer ein Zusammenspiel zwischen dem ursprünglichen zweiseitigen Ressource und der Messung durch den Detektor heralding durchgeführt. Diese beiden Komponenten stark beeinflussen die Quanteneigenschaften des erzeugten Zustand.

Erstens, die Reinheit der hergestellten Zustände hängt stark von der einer der ersten Ressourcen, also eine "gute" OPO erforderlich. Was ist eine "gute" OPO? Es ist ein Gerät für die das Ent.......

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien

Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Pumplaser	Innolight	Diabolo	Dualer Ausgang, IR und 532 nm
KTP- und PPKTP-Kristall	Raicol		Erhältlich von anderen Anbietern
Interferenzfilter	Barr assoziiert Hocheffiziente
Photodioden	Fermionics		Quanteneffizienz über 97%
Oszilloskop & nbsp;	Lecroy	Wave runner 610 Zi	Wird für die Datenerfassung
verwendet Spektrumanalysator	Agilent	N9000A	Erhältlich bei anderen Anbietern
Faraday-Rotator	Qioptic	FR-1060-5SC	Erhältlich bei anderen Anbietern
PZT	PI	P-016.00H	Erhältlich bei anderen Anbietern
Supraleitende Einzelphotonendetektoren	Scontel	SSPD	low dark Grafen
Optischer Schalter	Thorlabs	OSW12-980E	Erhältlich von anderen Anbietern