Name: Quantum Ingegneria State of Light con onda continua Optical Parametric Oscillatori (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-05-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 23 s
Description: Scopri la generazione di stati non gaussiani della luce con oscillatori parametrici ottici a onda continua. Questa tecnica di preparazione condizionale consente ingegneria quantistica dello stato con alta fedeltà per applicazioni in informazione quantistica.

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Questo lavoro è supportato dal ERA-NET chist-ERA (progetto &#39;qscale&#39;) e dalla concessione di partenza CER &#39;HybridNet&#39;. F. Barbosa riconosce il sostegno da CNR e FAPESP, e K. Huang il sostegno della Fondazione per l&#39;Autore della Nazionale Eccellente tesi di dottorato della Cina (PY2012004) e il Consiglio borsa di studio in Cina. C. Fabre e J. Laurat sono membri dell&#39;Institut Universitaire de France.

1. Optical Parametric Oscillator <ol><li> Costruire un lungo 4 centimetri cavità lineare semimonolithic (per una migliore stabilità meccanica e perdite intracavity ridotti). Lo specchio di ingresso è direttamente rivestito su una faccia del cristallo non lineare. </li><li> Scegliere una riflessione accoppiatore di ingresso del 95% per la pompa a 532 nm e ad alta riflessione per il segnale e la puleggia a 1.064 nm. Inversamente, scegliere l&#39;accoppiatore di uscita per essere altamente riflettente per la pompa e di trasmittanza T = 10% per l&#39;infrarosso. La gamma spettrale libera del OPO è pari a Δω = 4.3 GHz e la larghezza di banda è di circa 60 MHz. Effettuare la cavità risonante triply, cioè per la pompa e per i campi riconvertito. </li><li> Utilizzare un cristallo KTP per il sistema OPO tipo II o un cristallo PPKTP per il tipo-I OPO. Temperatura-stabilizzare i cristalli alle loro temperature in fase di corrispondenza. </li><li> Uso come sorgente laser a frequenza onda continua raddoppiato Nd: YAG laser. Pompare il OPO a 532 nm e utilizzare il inluce frared, dopo filtraggio spaziale da una cavità alta finezza (modalità impiegata), come un oscillatore locale (LO) per la rivelazione omodina. </li><li> Poter attivare la modalità di abbinamento tra la pompa e il modo della cavità. </li><li> Bloccare la lunghezza della cavità sulla risonanza pompa dalla tecnica Pound-Drever-Hall. A questo scopo, applicare un 12 MHz modulazione elettro-ottico alla pompa e rilevare la luce riflessa indietro dalla cavità con un isolatore ottico. </li></ol> 2 condizionale Preparazione:. Filtrare il percorso Heralding <ol><li> Separare l&#39;uscita OPO in due modi. Uno corrisponde al modo foriera, mentre l&#39;altro è stato annunciato che verrà rilevata dalla rivelazione omodina. </li><li> Guida la modalità foriera verso il rilevatore singolo fotone. In particolare, per il OPO tipo II, separare le modalità di segnale e di folle ortogonali da un divisore di fascio polarizzato (PBS). Per il tipo I OPO, toccare una piccola frazione (3%) del vuoto schiacciato da undivisore di fascio (BS). </li><li> Filtrare la modalità foriera di rimuovere le frequenze dei modi non degeneri dovuti alla cavità OPO. Per un OPO, l&#39;output contiene infatti molti modi correlate ma spettralmente separati a coppie, ω 0 + nΔ ω e ω 0-nΔ ω dove n è un numero intero. Per generare uno stato annunciato alla frequenza portante, è necessario filtrare tutti questi modi non degeneri. <ol><li> Utilizzare prima un filtro interferenziale con una larghezza di banda di 0,5 nm. </li><li> Aggiungere un lineare cavità Fabry-Perot in casa con una gamma spettrale libero di 330 GHz e una larghezza di banda di 300 MHz (lunghezza circa 0,4 millimetri e finezza circa 1.000). La larghezza di banda cavità è scelto per essere maggiore di quella del OPO e l&#39;intervallo spettrale libero di essere più grande della finestra frequenza del filtro interferenziale. </li><li> Raggiungere almeno un rifiuto generale di 25 dB dei modi non degeneri. </li></ol></li><li> Bloccare il filtraggio Fabry-Perot dalla tecnica dither-and-lock. <ol><li> A questo scopo, iniettare un fascio ausiliario moltiplicazione all&#39;indietro tramite un interruttore ottico e respingerla all&#39;ingresso della cavità di filtraggio da un isolatore ottico. Rilevare la luce in uscita. </li><li> Bloccare la cavità per 10 msec e inizia dopo il periodo di misura per 90 msec con l&#39;ausiliare fascio off. </li></ol></li><li> Individuare la modalità foriera filtrato da un rivelatore di singoli fotoni durante il periodo di misurazione. Un superconduttore rivelatore di singoli fotoni (SSPD) viene utilizzato per limitare la quantità di rumore scuro (pochi Hz), che altrimenti degradare la fedeltà dello stato condizionale. </li></ol> 3. Quantum Stato Tomografia dalla rivelazione omodina <ol><li> Rilevare lo stato annunciato con una rivelazione omodina bilanciata composta da un divisore di fascio 50/50 in cui il campo per caratterizzare e una forte onda continua oscillatore locale (LO, 6 mW) è presente interferire, e una coppia di alta quantistica efficiency fotodiodi InGaAs. </li><li> Al fine di allineare l&#39;individuazione, iniettare nella cavità OPO un fascio luminoso ausiliario a 1.064 nm e partite in modalità di questa modalità con la modalità LO. Ottenere una visibilità frangia prossimo all&#39;unità. Qualsiasi modalità di disallineamento traduce quadratico in perdite di rilevamento. </li><li> Controllare le proprietà di rivelazione omodina. Con una potenza LO di 6 MW, il limite di rumore colpo (SNL) è piatta fino a 50 MHz. E &#39;più di 20 dB sopra il rumore elettronico a bassa frequenza analisi (MHz), 16 dB sopra alla frequenza di 50 MHz analisi. Questa distanza è un parametro fondamentale in quanto si traduce in perdite di rilevamento (10 dB (20 dB) distanza traduce in una perdita del 10% (1%) efficace) 24. </li><li> Per ogni evento di rilevamento dal rivelatore di singolo fotone, registrare la fotocorrente omodina con un oscilloscopio con una frequenza di campionamento di 5 GS / s durante 100 nsec. Spazzare la fase LO con uno specchio montato PZT durante la misurazione. </li><li> Filtra ciascun segmento registrato con una given funzione della modalità temporale per ottenere ad ogni preparazione con successo un singolo valore quadratura dello stato condizionale. La funzione del modo ottimale per basso guadagno si trova vicino a una funzione esponenziale biadesivo 25 con una costante di decadimento pari all&#39;inverso della banda OPO. La modalità ottimale può essere determinato usando un autofunzione espansione della funzione di autocorrelazione 26. </li><li> Accumula misure (50.000 sono necessari per la tomografia) e post-elaborare i dati con un algoritmo di massima verosimiglianza 27. Questa procedura permette di ricostruzione della matrice densità dello stato annunciato e la funzione di Wigner corrispondente 8. </li></ol> 4. Preparazione condizionale di fotone singolo Stato con un OPO Type-II <ol><li> Pompare il tipo II OPO molto al di sotto della soglia (1 mW qui per una soglia di 80 mW) per avere una probabilità molto bassa di coppie multiphoton. </li></ol> 5. Preparazione condizionale della CoherentSovrapposizione Stato con un tipo I OPO <ol><li> Controllare la depressione spremuto generato dal OPO vicino a soglia con un analizzatore di spettro. Gli spettri di rumore misurati sono mostrati in figura 3. </li><li> Azionare il OPO ad una potenza della pompa che permette l&#39;osservazione di circa 3 dB di spremitura a basse frequenze banda laterale (pochi MHz). </li><li> Nella misurazione omodina, l&#39;informazione di fase è importante per gli stati di fase dipendenti come lo stato CSS. Scansione fase LO con un&#39;onda a dente di sega 10 Hz con un duty cycle del 90% (corrispondente ai 90 msec di tempo di misura e 10 msec periodo di bloccaggio.) Sincronizzare la scansione per assicurarsi che durante il periodo di misurazione, vi è un unico spazzata unidirezionale dello specchio montato PZT. </li><li> Utilizzare il segnale omodina per misurare la varianza e quindi dedurre la fase di quadratura misurata. </li></ol>

<ol><li>Dell'Anno, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiphoton+quantum+optics+and+quantum+state+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Reports%22%5BJournal%5D)">Multiphoton quantum optics and quantum state engineering.</a> Phys. Reports. 428, 53-168 (2006).</li>
<li>O'Brien, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photonic+quantum+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Photon%22%5BJournal%5D)">Photonic quantum technologies.</a> Nature Photon. 3, 687-695 (2009).</li>
<li>Bachor, H. -A., Ralph, T. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBachor%2C+H-A+%22A+guide+to+experiments+in+quantum+optics%22">A guide to experiments in quantum optics</a>. , Wiley VCH. (2004).</li>
<li>Reid, M. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Einstein-Podolsky-Rosen+paradox%3A+from+concepts+to+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Mod.+Phys%22%5BJournal%5D)">The Einstein-Podolsky-Rosen paradox: from concepts to applications.</a> Rev. Mod. Phys. 81, 1727-1751 (2009).</li>
<li>Van Loock, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+hybrid+approaches+to+quantum+information%5BTitle%5D)+AND+%22Laser+%26+Photonics+Review%22%5BJournal%5D)">Optical hybrid approaches to quantum information.</a> Laser & Photonics Review. 5, 167-200 (2011).</li>
<li>Knill, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+scheme+for+efficient+quantum+computation+with+linear+optics%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A scheme for efficient quantum computation with linear optics.</a> Nature. 409, 46-52 (2001).</li>
<li>Ralph, T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+computation+with+optical+coherent+states%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+A%22%5BJournal%5D)">Quantum computation with optical coherent states.</a> Phys. Rev. A. 68, 042319(2003).</li>
<li>Leonhardt, U. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLeonhardt%2C+U+%22Measuring+the+quantum+state+of+light%22">Measuring the quantum state of light</a>. , Cambridge University Press. Cambridge. (1997).</li>
<li>Hong, C. K., Mandel, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+realization+of+a+localized+one-photon+state%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Experimental realization of a localized one-photon state.</a> Phys. Rev. Lett. 56, 58-60 (1986).</li>
<li>Lvovsky, A. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+state+reconstruction+of+the+single-photon+Fock+state%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Quantum state reconstruction of the single-photon Fock state.</a> Phys. Rev. Lett. 87, (2001).</li>
<li>Ourjoumtsev, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generating+optical+Schr%C3%B6dinger+kittens+for+quantum+information+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Generating optical Schrödinger kittens for quantum information processing.</a> Science. 312, 83-86 (2006).</li>
<li>D'Auria, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+the+heralding+detector+properties+on+the+conditional+generation+of+single-photon+states%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+Phys.+Journ.+D%22%5BJournal%5D)">Effect of the heralding detector properties on the conditional generation of single-photon states.</a> Eur. Phys. Journ. D. 66, 249(2012).</li>
<li>D'Auria, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantum+decoherence+of+single-photon+counters%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Quantum decoherence of single-photon counters.</a> Phys. Rev. Lett. 107, (2011).</li>
<li>Huisman, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Instant+single-photon+Fock+state+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Instant single-photon Fock state tomography.</a> Opt. Lett. 34, 2739-2741 (2009).</li>
<li>Morin, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-fidelity+single-photon+source+based+on+a+Type+II+optical+parametric+oscillator%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">High-fidelity single-photon source based on a Type II optical parametric oscillator.</a> Opt. Lett. 37, 3738-3740 (2012).</li>
<li>Ou, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Realization+of+the+Einstein-Podolski-Rosen+paradox+for+continuous+variables%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Realization of the Einstein-Podolski-Rosen paradox for continuous variables.</a> Phys. Rev. Lett. 68, 3663-3666 (1992).</li>
<li>Laurat, J., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLaurat%2C+J+%22Type-II+Optical+Parametric+Oscillator%3A+a+versatile+source+of+quantum+correlations+and+entanglement+in+Quantum+information+with+continuous-variables+of+atoms+and+light%22">Type-II Optical Parametric Oscillator: a versatile source of quantum correlations and entanglement in Quantum information with continuous-variables of atoms and light</a>. , Imperial College Press. (2005).</li>
<li>Laurat, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Compact+source+of+Einstein-Podolski-Rosen+entanglement+and+squeezing+at+very+low+noise+frequencies%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+A%22%5BJournal%5D)">Compact source of Einstein-Podolski-Rosen entanglement and squeezing at very low noise frequencies.</a> Phys. Rev. A. 70, (2004).</li>
<li>D'Auria, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Full+characterization+of+Gaussian+bipartite+entangled+states+by+a+single+homodyne+detector%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Full characterization of Gaussian bipartite entangled states by a single homodyne detector.</a> Phys. Rev. Lett. 102, (2009).</li>
<li>Dakna, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generating+Schr%C3%B6dinger-cat-like+states+by+means+of+conditional+measurements+on+a+beam+splitter%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+A%22%5BJournal%5D)">Generating Schrödinger-cat-like states by means of conditional measurements on a beam splitter.</a> Phys. Rev. A. 55, 3184-3194 (1997).</li>
<li>Gerrits, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+optical+coherent-state+superpositions+by+number-resolved+photon+subtraction+from+the+squeezed+vacuum%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+A%22%5BJournal%5D)">Generation of optical coherent-state superpositions by number-resolved photon subtraction from the squeezed vacuum.</a> Phys. Rev. A. 82, (2010).</li>
<li>Neergaard-Nielsen, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+a+Superposition+of+Odd+Photon+Number+States+for+Quantum+Information+Networks%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Generation of a Superposition of Odd Photon Number States for Quantum Information Networks.</a> Phys. Rev. Lett. 97, (2006).</li>
<li>Wakui, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photon+subtracted+squeezed+states+generated+with+periodically+poled+KTiOPO4%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Photon subtracted squeezed states generated with periodically poled KTiOPO4.</a> Opt. Express. 15, 3568-3574 (2007).</li>
<li>Kumar, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Versatile+wideband+balanced+detector+for+quantum+optical+homodyne+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Com%22%5BJournal%5D)">Versatile wideband balanced detector for quantum optical homodyne tomography.</a> Optics Com. 285, 5259-5267 (2012).</li>
<li>Nielsen, A. E. B., Mølmer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-photon-state+generation+from+a+continuous-wave+nondegenerate+optical+parametric+oscillator%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+A%22%5BJournal%5D)">Single-photon-state generation from a continuous-wave nondegenerate optical parametric oscillator.</a> Phys. Rev. A. 75, (2007).</li>
<li>Morin, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimentally+accessing+the+optimal+temporal+mode+of+traveling+quantum+light+states%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+Lett%22%5BJournal%5D)">Experimentally accessing the optimal temporal mode of traveling quantum light states.</a> Phys. Rev. Lett. 111, 213-602 (2013).</li>
<li>Lvovsky, A. I., Raymer, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous-variable+optical+quantum-state+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Mod.+Phys%22%5BJournal%5D)">Continuous-variable optical quantum-state tomography.</a> Rev. Mod. Phys. 81, 299-332 (2009).</li>
<li>Marek, P., Fiurasek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elementary+gates+for+quantum+information+with+superposed+coherent+states%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Rev.+A%22%5BJournal%5D)">Elementary gates for quantum information with superposed coherent states.</a> Phys. Rev. A. 82, (2010).</li>
<li>Morin, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+creation+of+hybrid+entanglement+between+particle-like+and+wave-like+optical+qubits%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photonics.+Eprint%22%5BJournal%5D)">Remote creation of hybrid entanglement between particle-like and wave-like optical qubits.</a> Nat. Photonics. Eprint. , (2013).</li>
</ol>

Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari in competizione.

La tecnica di preparazione condizionale qui presentata è sempre un&#39;interazione tra la risorsa bipartito iniziale e la misura effettuata dal rivelatore foriera. Queste due componenti influenzano fortemente le proprietà quantistiche dello stato generato. In primo luogo, la purezza degli stati preparati dipende fortemente quello della risorsa iniziale, quindi è necessario un OPO &#39;buona&#39;. Che cosa è un OPO &#39;buono&#39;? Si tratta di un dispositivo per il quale il η efficienza fuga...

La capacità di progettare lo stato quantico di viaggiare campi ottici è un requisito fondamentale per l&#39;informazione quantistica scienza e la tecnologia 1, compresa la comunicazione quantistica, informatica e metrologia. Qui, si discute la preparazione e caratterizzazione di alcuni stati quantistici specifici utilizzando come risorsa primaria della luce emessa da onda continua parametrici ottici oscillatori 3,4 operati sotto soglia. In particolare, saranno prese in considerazione due sistemi - un OPO fase corrispondenza di tipo II e di tipo-I OPO - consentire rispettivamente la generazione affidabile dei annunciata singoli fotoni e di sovrapposizioni ottiche coerenti statali (CSS), cioè gli stati del modulo | α &gt; - |-α&gt;. Questi stati sono risorse importanti per l&#39;attuazione di una varietà di protocolli di informazione quantistica, che vanno da lineare computazione quantistica ottica 6 ai protocolli ibridi ottico 5,7. Significativamente, il metodo p<html> risentito qui permette di ottenere una bassa mescolanza di vuoto e l&#39;emissione in una modalità spaziotemporale ben controllata. In generale, stati quantistici possono essere classificati come stati Gaussiani e stati non gaussiani secondo la forma della distribuzione quasi-probabilità nello spazio fase chiamata funzione di Wigner W (x, p) 8. Per gli stati non-gaussiana, la funzione di Wigner può assumere valori negativi, un forte firma del non-classicità. Singolo fotone o sovrapposizioni stato coerente sono infatti stati non-gaussiana. Una procedura efficiente per generare tali stati è noto come la tecnica di preparazione condizionale, se una risorsa gaussiana iniziale è combinato con una cosiddetta misurazione non gaussiana come 9,10,11,12,13 conteggio di fotoni. Questo schema generale, probabilistica ma annunciata, è disegnato in Figura 1a. &quot;Fo: content-width =&quot; 5in &quot;fo: src =&quot; / files/ftp_upload/51224/51224fig1highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/51224/51224fig1.jpg &quot;/&gt; Figura 1. (A) Schema concettuale della tecnica di preparazione condizionale. (B) preparazione condizionale di Stato di singoli fotoni da coppie di fotoni polarizzati ortogonalmente-(tipo II OPO) separati su un divisore di fascio polarizzante. (C) la preparazione condizionale di una sovrapposizione stato coerente sottraendo un singolo fotone da uno stato di vuoto spremuto (tipo I OPO). Misurando una modalità di stato di entanglement bipartito, l&#39;altra modalità viene proiettato in uno stato che dipende questa misura e sulla risorsa impigliato iniziale 12,13. Quali sono le risorse occorrenti e rivelatore foriera necessaria per generare gli stati di cui sopra? Stati singolo fotone possono essere generati utilizzando fasci gemelli, cioè fotoni numero travi correlato. Il rilevamento di un singolo pHoton su una modalità poi annuncia la generazione di un singolo fotone dall&#39;altro modalità 9,10,14,15. Una frequenza degenere tipo II OPO 16,17,18,19 è davvero una fonte particolarmente adatto a questo scopo. Segnale e folli fotoni sono fotoni numero correlati e emessi con polarizzazioni ortogonali. Rilevare un singolo fotone su una modalità di polarizzazione proietta l&#39;altro in uno stato a singolo fotone, come mostrato in Figura 1b. Riguardo sovrapposizioni stato coerente, possono essere generati sottraendo un singolo fotone da uno stato di vuoto spremuto 20 ottenuta sia per pulsata singolo passaggio parametrica down-conversione 11,21 o da un tipo-I opo 22,23. La sottrazione viene eseguita toccando una piccola frazione della luce su un divisore di raggio e rilevare un singolo fotone in questa modalità (figura 1c). Un vuoto spremuto è una sovrapposizione anche di fotoni numero di Stati, sottraendo in tal modo un singolo fotone portaad una sovrapposizione di dispari fotone-numerici Uniti, che hanno una elevata fedeltà con una sovrapposizione lineare di due stati coerenti di ampiezza uguale e piccola. Per questo motivo, il nome di &#39;Schrödinger kitten&#39; stato talvolta dato a questo stato. La procedura generale per la generazione di questi stati è pertanto simile, ma differisce dalla fonte di luce primaria. Filtraggio del percorso e delle tecniche di rivelazione annunciando sono le stesse indipendentemente dal tipo di OPO utilizzato. L&#39;attuale serie di protocolli di dettaglio come generare questi due stati non gaussiani da onda continua oscillatori parametrici ottici e come caratterizzarli con alta efficienza.

<table><tbody><tr><td>Pompa laser</td><td>Innolight</td><td>Diabolo</td><td>Doppia uscita, IR e 532 nm</td></tr><tr><td>KTP e cristallo PPKTP</td><td>Raicol</td><td></td><td>Disponibile da altri fornitori</td></tr><tr><td>Filtri interferenziali</td><td>Associati da Barr Fotodiodi</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ad alta efficienza</td><td>Fermionica</td><td></td><td>Efficienza quantistica superiore al 97%</td></tr><tr><td>Oscilloscopio&nbsp;</td><td>Lecroy</td><td>Wave runner 610 Zi</td><td>Utilizzato per l'acquisizione dei dati</td></tr><tr><td>Analizzatore di spettro</td><td>Agilent</td><td>N9000A</td><td>Disponibile da altri fornitori</td></tr><tr><td>Rotatore di Faraday</td><td>Qioptic</td><td>FR-1060-5SC</td><td>Disponibile da altri fornitori</td></tr><tr><td>PZT</td><td>PI</td><td>P-016.00H</td><td>Disponibile da altri fornitori Rivelatori</td></tr><tr><td>superconduttori a singolo fotone</td><td>Scontel</td><td>SSPD</td><td>basso scuro conta</td></tr><tr><td>Interruttore ottico</td><td>Thorlabs</td><td>OSW12-980E</td><td>Disponibile da altri fornitori</td></tr></tbody></table>

quantum ingegneria state of light con onda continua optical parametric oscillatori

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Ingegneria stati non classici del campo elettromagnetico è una missione centrale per l&#39;ottica quantistica 1,2. Oltre al loro significato fondamentale, questi stati sono infatti le risorse per l&#39;attuazione di diversi protocolli, che vanno da una maggiore metrologia quantistica alla comunicazione e informatica. Una varietà di dispositivi può essere utilizzata per generare stati non classici, come emettitori singoli, interfacce luce-materia o sistemi non lineari 3. Facciamo qui sull&#39;impiego di un onda continua oscillatore parametrico ottico 3,4. Questo sistema si basa su un χ non lineare cristallo 2 inserito all&#39;interno di una cavità ottica ed è ormai ben noto come una fonte molto efficiente della luce non classica, come monomodale o bimodale spremuto vuoto a seconda del cristallo phase matching. Spremuto a vuoto è uno stato gaussiana come sue distribuzioni in quadratura seguono una statistica gaussiana. Tuttavia, è stato dimostrato che il numero di protocolli richiedono non Gaussian dichiara 5. Generazione direttamente questi stati è un compito difficile e richiederebbe una forte χ 3 non-linearità. Un&#39;altra procedura, probabilistica ma annunciata, consiste nell&#39;utilizzare un non-linearità misurazione indotta tramite una tecnica di preparazione condizionato utilizzati sugli stati gaussiani. Qui, i dettagli del protocollo di questa generazione per due stati non-gaussiana, lo stato di singolo fotone e una sovrapposizione di stati coerenti, utilizzando due oscillatori parametrici diversamente fase appaiati come risorse primarie. Questa tecnica consente di raggiungimento di un alta fedeltà con lo Stato mirato e la generazione dello Stato in un modo spazio-temporale ben controllata.

Per il OPO tipo II e la generazione di alta fedeltà Stato singolo fotone: La ricostruzione tomografica dello stato annunciato è mostrato nella Figura 2, in cui vengono visualizzati gli elementi diagonali della matrice densità ricostruito e la funzione di Wigner corrispondente. Senza qualche correzione perdita, lo stato annunciata presenta una componente singolo fotone alto come il 78%. Tenendo conto delle perdite di rilevazione globale (15%), lo stato raggiunge una fedeltà del 91% con uno stato s...

Descriviamo la generazione affidabile di stati non-gaussiana di viaggiare campi ottici, compresi gli stati di singolo fotone e sovrapposizioni stato coerente, utilizzando un metodo di preparazione condizionale operato la luce non classica emessa da oscillatori parametrici ottici. Di tipo I e tipo II oscillatori fase corrispondenza vengono considerati e procedure comuni, come il filtraggio in frequenza richiesto o ad alta efficienza caratterizzazione stato quantico da homodyning, sono dettagliate.

Quantum Ingegneria State of Light con onda continua Optical Parametric Oscillatori

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Lo scopo di questo esperimento è generare stati non gaussiani di campi ottici in movimento con elevata fedeltà, inclusi stati sovrapposti di singolo fotone e stati coerenti noti come stati CAT di Schrödinger. Questo risultato si ottiene utilizzando fasci di luce correlati non classici come sorgente luminosa primaria. Come secondo passaggio, un singolo fotone viene rilevato su uno dei fasci, determinando la proiezione dell'altro fascio in uno stato quantistico condizionato e annunciato.Questa tecnica è nota come preparazione condizionata, in cui una risorsa gaussiana iniziale viene combinata con una misurazione non gaussiana, come il conteggio di fotoni. Successivamente, lo stato segnalato viene misurato mediante rivelazione omodina al fine di eseguire la tomografia completa dello stato quantistico. Infine, si ottengono risultati che dimostrano un'ingegnerizzazione dello stato quantistico con elevata fedeltà, basata su due oscillatori parametrici ottici differenti.La tecnica presentata consente il trasferimento di stati quantistici, che rappresentano risorse fondamentali per una varietà di protocolli informatici. In particolare, il nostro procedimento basato sullo stato parametrico

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Le tecniche personalizzate sviluppate nel nostro laboratorio per la costruzione di sistemi fotonici a microonde sulla base di ultra-alto Q galleria dei sussurri modalità risonatori sono presentati. I protocolli per ottenere e caratterizzare questi risuonatori sono dettagliate, e una spiegazione di alcune delle loro applicazioni in fotonica a microonde è dato.

Microonde Photonics sistemi basati su risonatori-galleria-mode Whispering

L'articolo descrive un procedimento per memorizzare pacchetti di dati ottici con una modulazione arbitraria, lunghezza d'onda, e la velocità dati. Questi pacchetti sono alla base delle moderne telecomunicazioni.

Stoccaggio Quasi-luce per ottiche pacchetti di dati

La memoria eco di gradiente è un protocollo per la memorizzazione di stati quantistici ottici di luce in gruppi atomici. Memoria quantistica è un elemento chiave di un ripetitore quantistico, in grado di ampliare la gamma di distribuzione quantistica delle chiavi. Abbiamo delineare il funzionamento del sistema quando viene implementato in un 3-livello complesso atomico.

Gradient Echo Quantum Memoria in Warm Atomic Vapor

Le eccitazioni optomeccaniche parametriche sono state recentemente dimostrate sperimentalmente in risonatori optomeccanici microfluidici per mezzo della pressione di radiazione ottica e dello scattering di Brillouin stimolato. Questo articolo descrive la fabbricazione di questi risonatori microfluidici insieme alle metodologie per la generazione e la verifica delle oscillazioni optomeccaniche.

Fabbricazione e la sperimentazione di microfluidici optomechanical Oscillatori

Presentiamo un protocollo per creare un filmato in tempo reale di un pacchetto di onde rotazionali molecolari utilizzando una configurazione di imaging di esplosione di Coulomb ad alta risoluzione.

Direct Imaging di laser-driven ultraveloce rotazione molecolare

Silicio chip fotonici hanno il potenziale di realizzare sistemi quantistici integrati complessi. Qui presentata è un metodo per preparare e testare un chip fotonico di silicio per misurazioni quantistiche.

Misura di interferenza quantistica in una fonte di silicio Anello Resonator Photon

Un protocollo è presentato per la pratica generazione e manipolazione coerente di alto-dimensionali frequenza-bin impigliato fotone stati utilizzando micro-cavità integrata e componenti standard di telecomunicazioni, rispettivamente.

Generazione e controllo coerente di pettini di frequenza pulsata Quantum

Descriviamo un sistema ottico per la generazione di fotoni incondizionati con polarizzazione incondizionata basato su molteplici effetti di interferenza quantistica con uno schema di rilevamento per stimare la fedeltà sperimentale dei fotoni impigliati generati.

Un sistema fotonico per generare fotoni incondizionati di polarizzazione- basati su interferenze quantistiche multiple

Viene presentato un metodo per costruire un laser in fibra femtosecondo a basso costo e a basso costo personalizzato per potenziali applicazioni nella microscopia multifotona, nell'endoscopia e nella fotomedicina. Questo laser è costruito utilizzando parti disponibili in commercio e tecniche di giunzione di base.

Fabbricazione personalizzata a basso costo e funzionamento bloccato in modalità di un laser in fibra Femtosecond a dispersione all'innormale per la microscopia multifotone

In questo caso, descriviamo il funzionamento di un circuito fotonico integrato SiN contenente array ottici phased. I circuiti sono utilizzati per emettere fasci laser a bassa divergenza nell'infrarosso vicino e guidarli in due dimensioni.

Caratterizzazione degli array ottici integrati sin sin su una stazione di test su scala Wafer

Scopri la generazione di stati non gaussiani della luce con oscillatori parametrici ottici a onda continua. Questa tecnica di preparazione condizionale consente ingegneria quantistica dello stato con alta fedeltà per applicazioni in informazione quantistica.

Quantum Ingegneria State of Light con onda continua Optical Parametric Oscillatori

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