Ingeniería de la Luz con la onda continua Optical Parametric Oscillators Estado Quantum

El objetivo de este experimento es generar estados no gaussianos de campos ópticos viajeros, con alta fidelidad, incluyendo un solo fotón y superposiciones de estado coherente conocidas como estados CAT de Schrödinger. Esto se logra mediante el uso de haces correlacionados no clásicos como fuente de luz principal. Como segundo paso, se detecta un solo fotón en un haz, lo que da como resultado la proyección del otro haz en un estado cuántico condicional anunciado.

Esto se conoce como la técnica de preparación condicional, en la que se combina un recurso gaussiano inicial con una medición no gaussiana, como el recuento de fotones. A continuación, se mide el estado anunciado por detección de homo dina para realizar la tomografía de estado cuántico completo. Finalmente, se obtienen resultados que muestran ingeniería de estado cuántico de alta fidelidad basada en dos osciladores ópticos paramétricos diferentes.

La técnica presentada permite una donación de estados cuánticos que son recursos importantes para una variedad de protocolos de información. Significativamente, el procedimiento basado en el estado paramétrico óptico u oio permite obtener una mezcla muy baja y una mezcla de estados de ID 80 de vacío y la emisión en un molde especial bien controlado enviado a la cavidad oio. Esta característica facilita el uso de estas estadísticas en protocolos posteriores donde pueden necesitar interferir con otros recursos ópticos, por ejemplo, en implementaciones de GA óptico o en contenido más complejo.

Para realizar este procedimiento, construya una cavidad lineal semimonolítica para mejorar la estabilidad mecánica y reducir las pérdidas de cavidad interna, es incluir un cristal KTP y un espejo de entrada que está recubierto directamente en una cara del cristal no lineal, mientras que la otra cara está recubierta antirreflectante. Elija una reflexión del acoplador de entrada del 95% para la bomba a 532 nanómetros y una alta reflexión para la señal y el rodillo a 1064 nanómetros. A la inversa, elija el acoplador de salida para que sea altamente reflectante para la bomba y de transmitancia.

T es igual al 10% para el infrarrojo. El rango espectral libre del oscilador paramétrico óptico es igual a 4,3 gigahercios y el ancho de banda es de alrededor de 60 megahercios. Utilice un láser YAG de neodimio de frecuencia de onda continua duplicada como fuente láser para bombear el OPO a 532 nanómetros a, logre la coincidencia de modo entre la bomba y el modo de cavidad.

Haga que la cavidad resuene tres veces ajustando la temperatura del cristal y la frecuencia del láser. Para ello, compruebe los picos de transmisión de la luz infrarroja y verde en un visor. También se inyecta una luz infrarroja débil en la cerradura OPO.

La longitud de la cavidad OPO en la resonancia de la bomba por la técnica de Hall DRE de libra. Para ello, aplique una modulación electroóptica a la bomba y detecte la luz reflejada por la cavidad con un aislador óptico en un divisor de haz polarizado. Separe los campos de señal y ralentí.

Uno corresponde al modo de anunciamiento, mientras que el otro es el estado anunciado que será detectado por la detección de homo dina. Guíe el modo de heraldo hacia el detector de fotón único. Filtre el modo de heraldo para eliminar los modos no degenerados de frecuencia debido a la cavidad OPO.

En primer lugar, utilice un filtro inferencial con un ancho de banda de 0,5 nanómetros. Agregue una cavidad lineal casera de Fabry Perot con un rango espectral libre de 330 gigahercios y un ancho de banda de 300 megahercios. El ancho de banda de la cavidad se elige para que sea mayor que el del OPO y el rango espectral libre para que sea mayor que la ventana de frecuencia del filtro inferencial.

Lograr un rechazo general de al menos 25 decibelios de los modos no degenerados. Después de estabilizar la ruta como se detalla en el protocolo de texto, detecte el modo de heraldo filtrado por un solo detector de fotones durante el período de medición. Se utiliza un detector superconductor de un solo fotón para limitar la cantidad de ruido oscuro, que de otro modo se degradaría.

La fidelidad del estado condicional. Detecte el estado anunciado con una detección homo dine equilibrada compuesta por un divisor de haz 50 50 donde el campo a caracterizar y un fuerte oscilador local de onda continua se llevan a interferir, así como un par de fotodiodos de gas de alta eficiencia cuántica. Para alinear la detección, inyecte un haz auxiliar brillante a 1064 nanómetros en la cavidad y el modo OPO.

Combine esto con el modo de oscilador local. Lograr una visibilidad marginal cercana a la unidad. Cualquier desajuste cuadrático de modo se traduce en pérdidas de detección.

Compruebe las propiedades de detección de homo con una potencia de oscilador local de seis milivatios. El límite de ruido de disparo es plano hasta 50 megahercios. Está más de 20 decibelios por encima del ruido electrónico a baja frecuencia de análisis y 16 decibelios por encima a la frecuencia de análisis de 50 megahercios.

Esta distancia es un parámetro crítico ya que se traduce en pérdidas en la detección. Para cada evento de detección del detector de fotón único, registre la fotocorriente de ho moddy utilizando un osciloscopio con una frecuencia de muestreo de cinco giga muestras por segundo. Durante 100 nanosegundos.

Barrer la fase del oscilador local con un espejo montado en PZT durante la medición. Después de filtrar cada segmento registrado, acumule las mediciones y procese los datos con un algoritmo de máxima verosimilitud. Este procedimiento permite la reconstrucción de la matriz de densidad del estado anunciado y la función de Wagner correspondiente.

La reconstrucción tomográfica del estado anunciado se visualiza a través de los elementos diagonales de la matriz de densidad reconstruida y la función de Wagner correspondiente sin ninguna corrección de pérdida. El estado anunciado exhibe un solo componente de fotón hasta el 78%Al tener en cuenta las pérdidas generales de detección, el estado alcanza una fidelidad del 91% con un solo estado de fotón. El componente de dos fotones, que resulta de los pares de fotones múltiples creados por el proceso de conversión hacia abajo, se limita al 3%Se puede aplicar un procedimiento similar con una apelación de tipo uno, que es una especie de luz de compresión de modo único.

Al reflejar una pequeña fracción de los estados de vacío de compresión. Con un divisor de haz, se puede restar un solo fotón, lo que error en la preparación de un gatito. En el otro modo, el modo de acondicionamiento necesita el mismo filtrado de frecuencia que se explica En los otros experimentos, la flecha que indica se caracteriza de la misma manera La técnica de preparación condicional presentada aquí es siempre una interacción entre la fuente lateral inicial y la medición realizada por el detector de carga.

Estos dos componentes influyen fuertemente en las propiedades cuánticas del estado generado debido a los cristales C, la unidad, el escape, la eficiencia de los OPO y el muy bajo ruido de pato de nuestro detector superconductor para cargas pesadas. El método presentado aquí permite la generación fiable de estados no activos con una fidelidad muy alta, limitada principalmente por las pérdidas en la detección. No olvide que trabajar con láseres puede ser extremadamente peligroso, y siempre se deben tomar precauciones como el uso de gafas de seguridad láser mientras se realiza este procedimiento.