Quantum Ingegneria State of Light con onda continua Optical Parametric Oscillatori

L'obiettivo di questo esperimento è quello di generare stati non gaussiani di campi ottici in viaggio con alta fedeltà, inclusi fotoni singoli e super posizioni di stato coerenti note come stati CAT di Schrodinger. Ciò si ottiene utilizzando fasci correlati non classici come fonte di luce primaria. In una seconda fase, viene rilevato un singolo fotone su un raggio, il che si traduce nella proiezione dell'altro raggio in uno stato quantistico condizionale annunciato.

Questa è nota come tecnica di preparazione condizionale in cui una risorsa gaussiana iniziale viene combinata con una misura non gaussiana come il conteggio dei fotoni. Successivamente, lo stato annunciato viene misurato mediante rilevamento dell'homo dyne al fine di eseguire la tomografia completa dello stato quantistico. In definitiva, si ottengono risultati che mostrano un'ingegneria dello stato quantistica ad alta fedeltà basata su due diversi oscillatori parametrici ottici.

La tecnica presentata consente una donazione di stati quantistici che sono risorse importanti per una varietà di protocolli informativi. Significativamente, una procedura basata su parametri ottici o oio consente di ottenere un bassissimo e miscuglio di stati di vuoto ID 80 e l'emissione in uno stampo speciale ben controllato inviato alla cavità oio. Questa funzione facilita l'uso di queste statistiche nei protocolli successivi in cui potrebbe essere necessario interferire con altre risorse ottiche, ad esempio nelle implementazioni GA ottiche o in contenuti più complessi.

Per eseguire questa procedura, costruire una cavità lineare semimonolitica per una migliore stabilità meccanica e ridurre le perdite di cavità int include un cristallo KTP e uno specchio di ingresso che è rivestito direttamente su una faccia del cristallo non lineare mentre l'altra faccia è rivestita antiriflessione. Scegli una riflessione dell'accoppiatore di ingresso del 95% per la pompa a 532 nanometri e un'elevata riflessione per il segnale e l'idler a 1064 nanometri. Al contrario, scegliere l'accoppiatore di uscita che sia altamente riflettente per la pompa e di trasmittanza.

T è uguale al 10% per l'infrarosso. La gamma spettrale libera dell'oscillatore ottico parametrico è pari a 4,3 gigahertz e la larghezza di banda è di circa 60 megahertz. Utilizzare un laser YAG al neodimio a frequenza d'onda continua raddoppiata come pompa della sorgente laser l'OPO a 532 nanometri a, ottenere la corrispondenza della modalità tra la pompa e la modalità della cavità.

Rendi la cavità triplice risonante regolando la temperatura del cristallo e la frequenza del laser. Controllare i picchi di trasmissione dell'infrarosso e della luce verde su un cannocchiale a tale scopo. Una debole luce infrarossa viene anche iniettata nella serratura OPO.

La lunghezza della cavità OPO sulla risonanza della pompa mediante la tecnica di Hall DRE a libbra. A tale scopo, applicare una modulazione elettro-ottica alla pompa e rilevare la luce riflessa dalla cavità con un isolatore ottico su un divisore di fascio polarizzatore. Separare i campi del segnale e dell'idler.

Uno corrisponde alla modalità di annunciamento, mentre l'altro è lo stato annunciato che verrà rilevato dal rilevamento dell'homo dyne. Guidare la modalità di annuncio verso il rilevatore a fotone singolo. Filtrare la modalità di annunciazione per rimuovere le modalità di frequenza non degenerate dovute alla cavità OPO.

Innanzitutto, utilizzare un filtro inferenziale con una larghezza di banda di 0,5 nanometri. Aggiungi una cavità Fabry Perot lineare fatta in casa con una gamma spettrale libera di 330 gigahertz e una larghezza di banda di 300 megahertz. La larghezza di banda della cavità è scelta per essere maggiore di quella dell'OPO e la gamma spettrale libera per essere maggiore della finestra di frequenza del filtro inferenziale.

Raggiungere una reiezione complessiva di almeno 25 decibel dei modi non degeneri. Dopo aver stabilizzato il percorso come descritto nel protocollo di testo, rilevare la modalità di annunciazione filtrata da un singolo rivelatore di fotoni durante il periodo di misurazione. Un rivelatore superconduttore a singolo fotone viene utilizzato per limitare la quantità di rumore scuro, che altrimenti si degraderebbe.

La fedeltà dello stato condizionale. Rileva lo stato annunciato con un rilevamento omo bilanciato composto da un divisore di fascio 50 50 in cui il campo da caratterizzare e un forte oscillatore locale a onda continua sono portati ad interferire così come una coppia di alta efficienza quantistica nei fotodiodi a gas. Per allineare il rilevamento, iniettare un fascio ausiliario luminoso a 1064 nanometri nella cavità OPO e modalità.

Abbina questo con la modalità oscillatore locale. Ottieni una visibilità marginale vicina all'unità. Qualsiasi disallineamento di modalità quadratica si traduce in perdite di rilevamento.

Controllare le proprietà di rilevamento dell'omo con una potenza dell'oscillatore locale di sei milliwatt. Il limite di rumore di ripresa è piatto fino a 50 megahertz. È superiore di oltre 20 decibel al rumore elettronico a bassa frequenza di analisi e di 16 decibel al di sopra alla frequenza di analisi di 50 megahertz.

Questa distanza è un parametro critico in quanto si traduce in perdite nel rilevamento. Per ogni evento di rilevamento dal rilevatore di fotoni singoli, registrare la corrente fotografica automatica utilizzando un oscilloscopio con una frequenza di campionamento di cinque giga campioni al secondo. Durante 100 nanosecondi.

Eseguire lo sweep della fase dell'oscillatore locale con uno specchio montato su PZT durante la misurazione. Dopo aver filtrato ogni segmento registrato, accumulare le misurazioni e post-elaborare i dati con un algoritmo di massima verosimiglianza. Questa procedura consente la ricostruzione della matrice di densità dello stato annunciato e della corrispondente funzione di Wagner.

La ricostruzione tomografica dello stato annunciato viene visualizzata attraverso gli elementi diagonali della matrice di densità ricostruita e la corrispondente funzione di Wagner senza alcuna correzione delle perdite. Lo stato annunciato mostra una singola componente di fotone fino al 78%Tenendo conto delle perdite di rilevamento complessive, lo stato raggiunge una fedeltà del 91% con uno stato di singolo fotone. La componente a due fotoni, che risulta da coppie di più fotoni create dal processo di conversione verso il basso, è limitata al 3%Una procedura simile può essere applicata con un appello di tipo uno, che è una sorta di luce di compressione monomodale.

Riflettendo una piccola frazione degli stati di vuoto di compressione. Con un divisore di fascio, si può sottrarre un singolo fotone, il che sbaglia la preparazione di un gattino. Nell'altra modalità, la modalità di condizionamento necessita dello stesso filtraggio di frequenza come spiegato Negli altri esperimenti, la freccia che afferma è caratterizzata allo stesso modo La tecnica di preparazione condizionale qui presentata è sempre un'interazione tra la sorgente laterale iniziale e la misura eseguita dal rivelatore di caricamento.

Questi due componenti influenzano fortemente le proprietà quantistiche dello stato generato a causa dei cristalli C, dell'unità, della fuga, dell'efficienza degli OPO e del bassissimo rumore di anatra del nostro rivelatore superconduttore per carichi pesanti. Il metodo qui presentato consente la generazione affidabile di stati non go con una fedeltà molto elevata, principalmente limitata dalle perdite nel rilevamento. Non dimenticare che lavorare con i laser può essere estremamente pericoloso e che durante l'esecuzione di questa procedura è necessario prendere sempre precauzioni come indossare occhiali di sicurezza laser.