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La capacité de construire l'état quantique de voyager champs optiques est une exigence centrale pour la science de l'information quantique et de la technologie 1, y compris la communication quantique, l'informatique et la métrologie. Ici, nous discutons de la préparation et la caractérisation de certains états quantiques spécifiques utilisant comme ressource principale de la lumière émise par onde continue optiques paramétriques oscillateurs 3,4 exploités en dessous du seuil. Plus précisément, deux systèmes seront considérés - une OPO accord de phase de type II et un de type I OPO - permettant respectivement la génération fiable de photons uniques annoncées et de superpositions optiques cohérentes de l'Etat (CSS), les Etats-dire de la forme | α > - |-α>. Ces états sont des ressources importantes pour la mise en œuvre d'une variété de protocoles d'information quantique, allant de linéaire optique quantique calcul 6 protocoles hybrides optiques 5,7. De manière significative, la méthode p senté ici permet l'obtention d'un mélange de faible vide, et l'émission spatio-temporelle dans un mode bien contrôlée.
D'une manière générale, les états quantiques peuvent être classés comme états de Gauss et les Etats non gaussiennes selon la forme de la distribution quasi-probabilité dans l'espace de phase appelée la fonction de Wigner W (x, p) 8. Pour les Etats non gaussiennes, la fonction de Wigner peut prendre des valeurs négatives, une signature forte de non-classicisme. Photon unique ou superpositions cohérentes d'État sont en effet les Etats non gaussiennes.
Une procédure efficace pour générer de tels états est connue comme la technique de préparation conditionnée, où une ressource gaussien initial est associé à une dite mesure non gaussien tel que le comptage de photons 9,10,11,12,13. Ce schéma général, mais probabiliste annoncée, est esquissée sur la figure 1a.
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Figure 1. (A) Schéma conceptuel de la technique de préparation conditionnelle. (B) la préparation conditionnelle de l'Etat à un seul photon de paires de photons orthogonalement polarisés (type II OPO) séparés sur un diviseur de faisceau polarisant. (C) préparation conditionnelle d'une superposition d'état cohérent en soustrayant un photon unique à partir d'un état de vide comprimé (type I OPO).
En mesurant un mode d'un état intriqué bipartite, l'autre mode est projeté dans un état qui dépend de cette mesure et sur la ressource empêtré initial 12,13.
Quelles sont les ressources nécessaires, et un détecteur de annonciatrice nécessaire pour générer les états ci-dessus? États de photons uniques peuvent être générés en utilisant les faisceaux jumeaux, c'est à dire des photons nombre faisceaux corrélés. La détection d'un mono-pHoton sur un mode annonce puis la génération d'un photon unique sur l'autre mode 9,10,14,15. Une fréquence dégénérée de type II OPO 16,17,18,19 est en effet une source bien adapté à cet effet. Signal et complémentaire photons sont des photons corrélés nombre et émis avec des polarisations orthogonales. La détection d'un photon unique sur un mode de polarisation projette l'autre dans un état de photon unique, comme le montre la Figure 1b.
En ce qui concerne les superpositions d'état cohérentes, elles peuvent être générées par la soustraction d'un photon unique à partir d'un état de vide comprimé 20 obtenue soit par pulsé seul passage conversion paramétrique 11,21 ou par un type-I OPO 22,23. La soustraction est effectuée en appuyant sur une petite fraction de la lumière sur un séparateur de faisceau et la détection d'un photon unique dans ce mode (figure 1c). Un vide comprimé est une superposition de même les Etats-photon nombre, soustrayant ainsi un photon unique filsà une superposition d'états impairs nombre de photons, qui a une haute fidélité par une superposition linéaire de deux états cohérents d'amplitude égale et de petite taille. Pour cette raison, le nom de Schrödinger chaton »a parfois été donné à cet état.
La procédure générale pour la production de ces états est donc similaire, mais en diffère par la source de lumière primaire. Filtrage des parcours techniques de détection et annonciateurs sont les mêmes quel que soit le type de OPO utilisé. La présente série de protocoles détail comment générer ces deux états non gaussiennes de continu-ondes oscillateurs paramétriques optiques et la façon de les caractériser avec une grande efficacité.