Sürekli dalga Optik Parametrik Osilatörler ile Işığın kuantum Devlet Mühendislik

Özet

Biz optik parametrik osilatör tarafından yayılan non-klasik ışık işletilen bir koşullu hazırlama yöntemi kullanılarak, tek foton devletler ve tutarlı bir devlet superpositions dahil optik alanları, seyahat olmayan Gauss devletlerin güvenilir nesil açıklar. Tip I ve tip-II faz-eşleşti osilatörler olarak kabul edilir ve bu gibi gerekli frekans filtreleme veya homodyning tarafından yüksek verimli kuantum devlet karakterizasyonu gibi ortak işlemler, detaylı vardır.

Özet

Elektromanyetik alanın klasik olmayan devletlerin mühendislik kuantum optik ^1,2 için merkezi bir görevdir. Onların temel önemde ötesinde, bu tür devletlerin gerçekten gelişmiş metroloji kuantum iletişim ve bilgisayar arasında değişen, çeşitli protokoller uygulanması için kaynaklar vardır. Çeşitli cihazlar bu tip bir tekli vericiler, hafif madde arayüzleri ya da doğrusal olmayan sistemler ³ gibi klasik olmayan durumları, oluşturmak için kullanılabilir. Bir sürekli dalga optik parametrik osilatör ^3,4 kullanımına burada odaklanır. Bu sistem, bir optik boşluğunun içine sokulan bir doğrusal olmayan χ ² kristal dayanır ve şu anda bu tek modlu veya kristal bağlı olarak iki-modlu sıkılmış vakum olmayan klasik ışık, çok etkili bir kaynak olarak iyi bilinir faz eşleme.
Onun dördün dağılımları Gauss istatistikleri aşağıdaki gibi sıkılmış vakum bir Gauss durumdur. Ancak, bu protokolleri olmayan Gaus gerektiren bu sayı gösterilmiştirsian ⁵ devletler. Doğrudan bu tür durumları oluşturma zor bir iştir ve güçlü χ ³ lineer olmayan gerektirecektir. Olasılıklı ama müjdeledi başka prosedür, Gauss devletlere işletilen bir koşullu hazırlama tekniği ile ölçüm kaynaklı doğrusalsızlık kullanarak oluşur. Burada, birincil kaynaklar olarak iki farklı faz uyumlu parametrik osilatörler kullanarak olmayan iki Gauss devletler, tek foton devlet ve tutarlı devletlerin bir süperpozisyon için biz detay bu nesil protokol. Bu teknik bir iyi-kontrollü zamanmekansal modunda hedeflenen devlet ve devletin nesil bir yüksek sadakat ulaşmanızı sağlar.

Giriş

Optik alanları seyahat kuantum durumunu mühendisi yeteneği kuantum iletişim, bilgisayar ve metroloji dahil kuantum bilgi bilim ve teknoloji ^1, için merkezi bir gerekliliktir. Burada, birincil kaynak olarak eşiğin altında işletilen sürekli dalga optik parametrik osilatör ^3,4 yaydığı ışık kullanarak belirli bazı kuantum devletlerin hazırlanması ve karakterizasyonu tartışmak. Özellikle, iki sistem kabul edilecektir - bir tip-II faz-uyumlu OPO ve tip-I OPO - sırasıyla müjdeledi tek foton ve optik tutarlı devlet superpositions (CSS), form, yani devletlerin güvenilir nesil sağlayan | α > - |-α>. Bu devletler lineer optik kuantum hesaplama

Protokol

1.. Akımlı optik parametrik osilatör

1. (Geliştirilmiş mekanik stabilite ve düşük intracavity kayıplar için) 4 cm uzunluğunda semimonolithic doğrusal boşluğu oluşturun. Giriş ayna doğrudan doğrusal olmayan kristalin bir yüzü üzerinde kaplanır.
2. 1064 nm'de sinyal ve avara için 532 nm ve yüksek yansıma pompa için% 95 bir giriş bağlantı yansıma seçin. Ters, çıkış bağlantı pompa için son derece yansıtıcı olmak tercih ve geçirgenlik T =% 10 kızılötesi için. OPO serbest spektral aralığı Δω = 4.3 GHz eşittir ve bant genişliği yaklaşık 60 MHz. Yani pompa için ve alt-dönüştürülmüş alanları için, bu alette, boşluk triply rezonans olun.
3. T....

Sonuçlar

Tip-II OPO ve yüksek sadakat, tek foton devletin nesil için:
Habercisi devletin tomografi yeniden yeniden yoğunluk matrisi ve karşılık gelen Wigner fonksiyonunun çapraz elemanlar görüntülenir Şekil 2, gösterilmiştir. Herhangi bir kayıp düzeltmeler olmadan, müjdeledi devlet% 78 gibi yüksek bir tek-foton bileşeni arzetmektedir. Dikkate genel algılama kayıpları (% 15) alarak, devlet tek-foton devlet ile% 91 oranında bir sadakat ulaşır. Aşağı dönüştürme işlemi oluşturmaya çoklu foton çiftleri sonuçla.......

Tartışma

Burada sunulan koşullu hazırlama tekniği her zaman ilk ikili kaynak ve habercisi dedektör tarafından gerçekleştirilen ölçüm arasında bir etkileşim olduğunu. Bu iki bileşen, güçlü bir şekilde oluşturulan devlet kuantum özelliklerini etkiler.

İlk olarak, hazırlanan devletlerin saflığı şiddetle böylece 'iyi' OPO gerekli, ilk kaynağın biri bağlıdır. Bir 'iyi' OPO nedir? Bu kaçış verim η birlik yakın olduğu için bir cihazdır. Parametre η olarak çıkış bağlayıcının, T iletim oranı, .......

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Pompa lazeri	Innolight	Diabolo	Çift çıkışlı, IR ve 532 nm
KTP ve PPKTP kristal	Raicol		Diğer satıcılardan temin edilebilir
Girişimsel filtreler	Barr associates
	Fermiyonik		Kuantum verimliliği %97'nin
üzerindeOsiloskop	Lecroy	Dalga koşucusu 610 Zi	Veri toplama için kullanılır
Spektrum analizörü	Agilent	N9000A	Diğer satıcılardan temin edilebilir
Faraday döndürücü	Qioptic	FR-1060-5SC	Diğer satıcılardan temin edilebilir
PZT	PI	P-016.00H	Diğer satıcılardan temin edilebilir
Süper iletken tek foton dedektörleri	Scontel	SSPD	düşük karanlık sayımlar
Optik anahtar	Thorlabs	OSW12-980E	Diğer satıcılardan temin edilebilir

Yüksek verimli fotodiyotlar