論文の概要: Determination of spatial quantum states by using Point Diffraction Interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.09963v1
• Date: Wed, 20 May 2020 11:10:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-19 06:01:05.696479
• Title: Determination of spatial quantum states by using Point Diffraction Interferometry
• Title（参考訳）: 点回折干渉法による空間量子状態の決定
• Authors: Quimey Pears Stefano, Lorena Reb\'on, and Claudio Iemmi
• Abstract要約: 点回折干渉計を用いて任意の次元$d$の純空間量子ドットを再構成する手法を提案する。 提案方式では、量子状態は光子場の離散化された横位置で符号化され、その後、$d$スリットの開口を通して送信される。 これらのフォトニック量子状態を特徴づけるために、完全な位相波面は位相シフト技術によって再構成される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a method to reconstruct pure spatial qudits of arbitrary dimension $d$, which is based on a point diffraction interferometer. In the proposed scheme, the quantum states are codified in the discretized transverse position of a photon field, once they are sent through an aperture with $d$ slits, and a known background is added to provide a phase reference. To characterize these photonic quantum states, the complete phase wavefront is reconstructed through a phase-shifting technique. Combined with a multipixel detector, the acquisition can be parallelized, and only four interferograms are required to reconstruct any pure qudit, independently of the dimension $d$. We tested the method experimentally, for reconstructing states of dimension $d=6$ randomly chosen. A mean fidelity values of $0.95$ is obtained. Additionally, we develop an experimental scheme that allows to estimate phase aberrations affecting the wavefront upon propagation, and thus improve the quantum state estimation. In that regard, we present a proof-of-principle demonstration that shows the possibility to correct the influence of turbulence in a free-space communication, recovering mean fidelity values comparable to the propagation free of turbulence.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,点回折干渉計に基づく任意の次元$d$の純粋空間quditを再構成する方法を提案する。 提案方式では、量子状態は光子場の離散化された横位置で符号化され、$d$スリットの開口を通して送信されると、位相参照を提供するために既知の背景が追加される。 これらのフォトニック量子状態を特徴付けるために、位相シフト技術によって完全な位相波面を再構成する。 マルチピクセル検出器と組み合わせることで、取得は並列化でき、次元$d$とは無関係に純粋なquditを再構築するには4つのインターフェログラムしか必要とされない。 本手法を実験的に検証し,次元$d=6$のランダム選択状態の再構成を行った。 平均忠実度値は0.95$である。 さらに,伝播時の波面に影響を及ぼす位相収差を推定し,量子状態の推定を改善する実験手法を開発した。 そこで本研究では,自由空間通信における乱流の影響を補正し,乱流のない伝播に匹敵する平均忠実度を回復する可能性を示す実証実験を行う。

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