Sürekli dalga Optik Parametrik Osilatörler ile Işığın kuantum Devlet Mühendislik

Bu deneyin amacı, Schrödinger CAT durumları olarak bilinen tek foton ve tutarlı durum süper konumları dahil olmak üzere, yüksek doğrulukla hareket eden optik alanların Gauss olmayan durumlarını oluşturmaktır. Bu, birincil ışık kaynağı olarak klasik olmayan ilişkili ışınlar kullanılarak elde edilir. İkinci adım olarak, bir ışın üzerinde tek bir foton algılanır, bu da diğer ışının müjdelenmiş bir koşullu kuantum durumunda yansıtılmasına neden olur.

Bu, başlangıçtaki bir Gauss kaynağının, foton sayımı gibi Gauss olmayan bir ölçümle birleştirildiği koşullu hazırlama tekniği olarak bilinir. Daha sonra, müjdelenen durum, tam kuantum durum tomografisini gerçekleştirmek için homo dyne tespiti ile ölçülür. Sonuç olarak, iki farklı optik parametrik osilatöre dayalı yüksek doğrulukta kuantum durum mühendisliğini gösteren sonuçlar elde edilir.

Sunulan teknik, çeşitli bilgi protokolleri için önemli kaynaklar olan kuantum durumlarının bağışlanmasını sağlar. Önemli ölçüde veya optik parametrik sate veya oio'ya dayalı prosedür, çok düşük ve vakum ID 80 durumlarının bir karışımını elde etmeyi ve oio boşluğuna gönderilen iyi kontrol edilen özel kalıba emisyonu mümkün kılar. Bu özellik, bu istatistiklerin, optik GA uygulamaları veya daha karmaşık içerik gibi diğer optik kaynaklarla müdahale etmeleri gerekebilecek sonraki protokollerde kullanılmasını kolaylaştırır.

Mühendisliğin ayarlanması Bu prosedürü gerçekleştirmek için, gelişmiş mekanik stabilite ve azaltılmış iç boşluk kayıpları için yarı monolitik bir doğrusal boşluk oluşturun, bir KTP kristali ve doğrusal olmayan kristalin bir yüzü doğrudan kaplanmış, diğer yüzü ise yansıma önleyici kaplamalı bir giriş aynası içerir. 532 nanometrede pompa için %95'lik bir giriş kuplörü yansıması ve 1064 nanometrede sinyal ve avara için yüksek yansıma seçin. Tersine, pompa ve geçirgenlik için yüksek oranda yansıtıcı olacak şekilde çıkış kuplörünü seçin.

T, kızılötesi için %10'a eşittir. Optik parametrik osilatörün serbest spektral aralığı 4.3 gigahertz'e eşittir ve bant genişliği 60 megahertz civarındadır. Lazer kaynağı pompası olarak sürekli dalga frekansı iki katına çıkarılmış neodimyum YAG lazer kullanın, OPO'yu 532 nanometre a'da pompalayın, pompa ile boşluk modu arasındaki mod eşleşmesini elde edin.

Kristalin sıcaklığını ve lazerin frekansını ayarlayarak boşluğu üç kez rezonansa sokun. Bu amaç için bir dürbün üzerindeki kızılötesi ve yeşil ışık için iletim tepe noktalarını kontrol edin. OPO kilidine zayıf bir kızılötesi ışık da enjekte edilir.

Pound DRE Hall tekniği ile pompa rezonansındaki OPO boşluk uzunluğu. Bunun için, pompaya bir elektro optik modülasyon uygulayın ve polarize edici bir ışın ayırıcı üzerindeki bir optik izolatör ile boşluktan geri yansıyan ışığı tespit edin. Sinyal ve avara alanlarını ayırın.

Biri müjdeleme moduna karşılık gelirken, diğeri homo dyne tespiti ile tespit edilecek müjdelenmiş durumdur. Müjde modunu tek foton dedektörüne doğru yönlendirin. OPO boşluğu nedeniyle dejenere olmayan frekans modlarını kaldırmak için müjdeci modunu filtreleyin.

İlk olarak, 0,5 nanometre bant genişliğine sahip çıkarımsal bir filtre kullanın. 330 gigahertz serbest spektral aralığı ve 300 megahertz bant genişliği ile ev yapımı bir doğrusal Fabry Perot boşluğu ekleyin. Boşluk bant genişliği, OPO'nunkinden daha büyük olacak ve serbest spektral aralık, çıkarımsal filtrenin frekans penceresinden daha büyük olacak şekilde seçilir.

Dejenere olmayan modların en az toplam 25 desibel reddini elde edin. Yolu metin protokolünde ayrıntılı olarak belirtildiği gibi stabilize ettikten sonra, ölçüm süresi boyunca tek bir foton dedektörü ile filtrelenmiş haberci modunu tespit edin. Süper iletken tek bir foton dedektörü, aksi takdirde bozulacak olan karanlık gürültü miktarını sınırlamak için kullanılır.

Koşullu durumun sadakati. Gaz fotodiyotlarında bir çift yüksek kuantum verimliliğinin yanı sıra, karakterize edilecek alanın ve güçlü bir sürekli dalga yerel osilatörünün etkileşime girdiği 50 50 ışın ayırıcıdan oluşan dengeli bir homo dine algılama ile müjdelenen durumu tespit edin. Algılamayı hizalamak için, OPO boşluğuna ve moduna 1064 nanometrede parlak bir yardımcı ışın enjekte edin.

Bunu yerel osilatör moduyla eşleştirin. Birliğe yakın bir uç görünürlüğü elde edin. İkinci dereceden herhangi bir mod uyumsuzluğu, algılama kayıplarına dönüşür.

Altı miliwatt'lık yerel osilatör gücü ile homo algılama özelliklerini kontrol edin. Çekim gürültü limiti 50 megahertz'e kadar düzdür. Düşük analiz frekansında elektronik gürültünün 20 desibelden fazla ve 50 megahertz analiz frekansında 16 desibelden fazladır.

Bu mesafe, algılamada kayıplara dönüştüğü için kritik bir parametredir. Tek foton dedektöründen gelen her algılama olayı için, saniyede beş giga örnek örnekleme hızına sahip bir osiloskop kullanarak ho moddy fotoğraf akımını kaydedin. 100 nanosaniye boyunca.

Ölçüm sırasında yerel osilatör fazını PZT'ye monte edilmiş bir ayna ile tarayın. Kaydedilen her segmenti filtreledikten sonra, ölçümleri toplayın ve verileri maksimum olabilirlik algoritmasıyla sonradan işleyin. Bu prosedür, müjdelenen durumun yoğunluk matrisinin ve karşılık gelen Wagner fonksiyonunun yeniden yapılandırılmasını sağlar.

Müjdelenen durumun tomografik rekonstrüksiyonu, yeniden yapılandırılmış yoğunluk matrisinin köşegen elemanları ve karşılık gelen Wagner fonksiyonu aracılığıyla herhangi bir kayıp düzeltmesi olmaksızın görselleştirilir. Müjdelenen durum, %78'e varan tek bir foton bileşeni sergilerGenel algılama kayıplarını hesaba katarak, durum tek bir foton durumuyla %91'lik bir aslına uygunluğa ulaşır. Aşağı dönüştürme işlemi tarafından oluşturulan çoklu foton çiftlerinden kaynaklanan iki foton bileşeni% 3 ile sınırlıdır Benzer bir prosedür, bir tür tek modlu sıkma ışığı olan birinci tip bir çekicilik ile uygulanabilir.

Sıkma vakum durumlarının küçük bir kısmını yansıtarak. Bir ışın ayırıcı ile, tek bir foton çıkarılabilir, bu da yavru kedinizin hazırlığında hata yapar. Diğer modda, koşullandırma modu açıklandığı gibi aynı frekans filtrelemesine ihtiyaç duyar Diğer deneylerde, durumu belirten ok aynı şekilde karakterize edilir Burada sunulan koşullu hazırlama tekniği her zaman ilk yanal kaynak ile yükleme dedektörü tarafından gerçekleştirilen ölçüm arasında bir etkileşimdir.

Bu iki bileşen, C kristalleri, birlik, kaçış, OPO'ların verimliliği ve ağır yükleme için süper iletken dedektörümüzün çok düşük ördek gürültüsü nedeniyle üretilen durumun kuantum özelliklerini güçlü bir şekilde etkiler. Burada sunulan yöntem, esas olarak algılamadaki kayıplarla sınırlı, çok yüksek sadakate sahip nongo durumlarının güvenilir bir şekilde oluşturulmasını sağlar. Lazerlerle çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu işlemi gerçekleştirirken her zaman lazer koruyucu gözlük takmak gibi önlemlerin alınması gerektiğini unutmayın.