Staatliche Ingenieur Quantum of Light mit Dauerwellen-Optische parametrische Oszillatoren

Das Ziel dieses Experiments ist es, nicht-Gaußsche Zustände von wandernden optischen Feldern mit hoher Genauigkeit zu erzeugen, einschließlich Einzelphotonen- und kohärenter Zustandssuperpositionen, die als Schrödinger-CAT-Zustände bekannt sind. Dies wird durch die Verwendung von nicht-klassischen korrelierten Strahlen als primäre Lichtquelle erreicht. In einem zweiten Schritt wird ein einzelnes Photon auf einem Strahl detektiert, was dazu führt, dass der andere Strahl in einen angekündigten bedingten Quantenzustand projiziert wird.

Dies ist als bedingte Präparationstechnik bekannt, bei der eine anfängliche Gaußsche Ressource mit einer nicht-Gaußschen Messung, wie z. B. der Photonenzählung, kombiniert wird. Als nächstes wird der angekündigte Zustand durch Homo-Dyne-Detektion gemessen, um die vollständige Quantenzustandstomographie durchzuführen. Letztendlich werden Ergebnisse erzielt, die ein High-Fidelity-Quantenzustands-Engineering auf der Grundlage von zwei verschiedenen optisch-parametrischen Oszillatoren zeigen.

Die vorgestellte Technik ermöglicht die Spende von Quantenzuständen, die wichtige Ressourcen für eine Vielzahl von Informationsprotokollen sind. Bezeichnenderweise ermöglicht ein Verfahren, das auf einem optisch-parametrischen Sat oder oio basiert, eine sehr niedrige Mischung von Vakuum-ID 80-Zuständen zu erhalten und die Emission in eine gut kontrollierte Spezialform in die oio-Kavität zu leiten. Diese Funktion erleichtert die Verwendung dieser Statistiken in nachfolgenden Protokollen, in denen sie möglicherweise mit anderen optischen Ressourcen interferieren müssen, z. B. in optischen GA-Implementierungen oder in komplexeren Inhalten.

Um dieses Verfahren durchzuführen, bauen Sie einen semi-monolithischen linearen Hohlraum für verbesserte mechanische Stabilität und reduzierte Int-Hohlraumverluste, der einen KTP-Kristall und einen Eingangsspiegel enthält, der direkt auf einer Seite des nichtlinearen Kristalls beschichtet ist, während die andere Fläche antireflexbeschichtet ist. Wählen Sie eine Eingangskopplerreflexion von 95 % für die Pumpe bei 532 Nanometern und eine hohe Reflexion für das Signal und die Leerlaufrolle bei 1064 Nanometern. Umgekehrt wählen Sie die Ausgangskupplung so, dass sie für die Pumpe und die Durchlässigkeit stark reflektiert.

T entspricht 10 % für das Infrarot. Der freie Spektralbereich des optisch-parametrischen Oszillators beträgt 4,3 Gigahertz und die Bandbreite liegt bei etwa 60 Megahertz. Verwenden Sie einen Neodym-YAG-Laser mit kontinuierlicher Wellenfrequenz als Laserquelle, pumpen Sie den OPO bei 532 Nanometern a, um die Modenanpassung zwischen der Pumpe und dem Resonatormodus zu erreichen.

Stellen Sie den Resonator dreifach in Resonanz ein, indem Sie die Temperatur des Kristalls und die Frequenz des Lasers anpassen. Überprüfen Sie dazu die Übertragungsspitzen für das Infrarot- und Grünlicht an einem Zielfernrohr. In das OPO-Schloss wird zudem ein schwaches Infrarotlicht eingespeist.

Die OPO-Hohlraumlänge auf der Pumpenresonanz durch die Pfund-DRE-Hall-Technik. Wenden Sie dazu eine elektrooptische Modulation an der Pumpe an und detektieren Sie das aus dem Hohlraum reflektierte Licht mit einem optischen Isolator an einem polarisierenden Strahlteiler. Trennen Sie die Signal- und Leerlauffelder.

Einer entspricht dem Heralding-Modus, während der andere der angekündigte Zustand ist, der von der Homo dyne-Detektion erfasst wird. Richten Sie den Heralding-Modus auf den Einzelphotonendetektor aus. Filtern Sie den Heralding-Modus, um die Frequenz der nicht entarteten Moden aufgrund des OPO-Hohlraums zu entfernen.

Verwenden Sie zunächst einen Inferenzfilter mit einer Bandbreite von 0,5 Nanometern. Fügen Sie einen selbstgebauten linearen Fabry-Perot-Resonator mit einem freien Spektralbereich von 330 Gigahertz und einer Bandbreite von 300 Megahertz hinzu. Die Resonatorbandbreite wird so gewählt, dass sie größer als die des OPO ist, und der freie Spektralbereich ist größer als das Frequenzfenster des Inferenzfilters.

Erreichen Sie eine Gesamtunterdrückung von mindestens 25 Dezibel für die nicht entarteten Modi. Nach der Stabilisierung des Pfades, wie im Textprotokoll beschrieben, wird der gefilterte Heralding-Modus durch einen Einzelphotonendetektor während des Messzeitraums detektiert. Ein supraleitender Einzelphotonendetektor wird verwendet, um die Menge an dunklem Rauschen zu begrenzen, das sich sonst verschlechtern würde.

Die Genauigkeit des bedingten Zustands. Detektieren Sie den angekündigten Zustand mit einer ausgewogenen Homo-Dine-Detektion, die aus einem 50-50-Strahlteiler besteht, bei dem das zu charakterisierende Feld und ein starker lokaler Dauerstrichoszillator zur Interferenz gebracht werden, sowie einem Paar mit hoher Quanteneffizienz in Gas-Photodioden. Um die Detektion auszurichten, injizieren Sie einen hellen Hilfsstrahl mit 1064 Nanometern in den OPO-Hohlraum und -Modus.

Passen Sie dies an den lokalen Oszillatormodus an. Erreichen Sie eine Sichtbarkeit, die der Einheit nahe kommt. Jede quadratische Modenabweichung führt zu Erkennungsverlusten.

Überprüfen Sie die Homo-Detektionseigenschaften mit einer lokalen Oszillatorleistung von sechs Milliwatt. Die Schrotrauschgrenze liegt flach bis 50 Megahertz. Es liegt mehr als 20 Dezibel über dem elektronischen Rauschen bei niedriger Analysefrequenz und 16 Dezibel über dem bei der Analysefrequenz von 50 Megahertz.

Dieser Abstand ist ein kritischer Parameter, da er sich in Verlusten bei der Erkennung niederschlägt. Für jedes Detektionsereignis des Einzelphotonendetektors wird der Ho-Moddy-Photostrom mit einem Oszilloskop mit einer Abtastrate von fünf Gigasamples pro Sekunde aufgezeichnet. Während 100 Nanosekunden.

Sweepen Sie während der Messung die Phase des lokalen Oszillators mit einem PZT-montierten Spiegel. Nachdem Sie jedes aufgezeichnete Segment gefiltert haben, akkumulieren Sie Messungen und verarbeiten Sie die Daten mit einem Maximum-Likelihood-Algorithmus nach. Dieses Verfahren ermöglicht die Rekonstruktion der Dichtematrix des angekündigten Zustands und der entsprechenden Wagner-Funktion.

Die tomographische Rekonstruktion des angekündigten Zustands wird durch die diagonalen Elemente der rekonstruierten Dichtematrix und die entsprechende Wagner-Funktion ohne jegliche Verlustkorrekturen visualisiert. Der angekündigte Zustand weist eine Einzelphotonenkomponente von bis zu 78 % aufUnter Berücksichtigung der Gesamtdetektionsverluste erreicht der Zustand eine Genauigkeit von 91 % bei einem Einzelphotonenzustand. Die Zwei-Photonen-Komponente, die sich aus Multiphotonenpaaren ergibt, die durch den Abwärtsumwandlungsprozess erzeugt werden, ist auf 3% begrenzt. Ein ähnliches Verfahren kann mit einem Typ-1-Appell angewendet werden, bei dem es sich um eine Art Singlemode-Squeeze-Licht handelt.

Indem ein kleiner Teil der Quetschvakuumzustände reflektiert wird. Mit einem Strahlteiler kann man ein einzelnes Photon subtrahieren, was die Vorbereitung Ihres Kätzchens verfälscht. Im anderen Modus benötigt der Konditionierungsmodus die gleiche Frequenzfilterung wie in den anderen Experimenten ist der Pfeil, der zugibt, auf die gleiche Weise charakterisiert. Die hier vorgestellte bedingte Präparationstechnik ist immer ein Zusammenspiel zwischen der anfänglichen lateralen Quelle und der Messung, die vom He-Loading-Detektor durchgeführt wird.

Diese beiden Komponenten beeinflussen die Quanteneigenschaften des erzeugten Zustands aufgrund der C-Kristalle, der Einheit, des Escapes, der Effizienz der OPOs und des sehr geringen Entenrauschens unseres supraleitenden Detektors für schwere Lasten stark. Das hier vorgestellte Verfahren ermöglicht die zuverlässige Erzeugung von Nongo-Zuständen mit sehr hoher Genauigkeit, die hauptsächlich durch die Verluste in der Detektion begrenzt ist. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Lasern äußerst gefährlich sein kann und dass bei der Durchführung dieses Verfahrens immer Vorsichtsmaßnahmen wie das Tragen einer Laserschutzbrille getroffen werden sollten.