論文の概要: Polarization interferometric prism: a versatile tool for generation of
vector fields, measurement of topological charges and implementation of a
spin-orbit Controlled-Not gate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.12584v1
- Date: Wed, 23 Dec 2020 10:22:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-19 19:46:40.223130
- Title: Polarization interferometric prism: a versatile tool for generation of
vector fields, measurement of topological charges and implementation of a
spin-orbit Controlled-Not gate
- Title（参考訳）: 偏光干渉プリズム:ベクトル場の生成、位相電荷の測定、スピン軌道制御非制御ゲートの実装のための多用途ツール
- Authors: Zhi-Cheng Ren, Zi-Mo Cheng, Xi-Lin Wang, Jianping Ding, and Hui-Tian
Wang
- Abstract要約: 偏光干渉計プリズム(PIP)を単素子干渉計として設計・製造する。
単一光子のスピン軌道状態の生成、操作、検出のための汎用的なツールとして、PIPは量子情報処理のための単一光子状態でも機能する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7829352305480285
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Optical vortex and vector field are two important types of structured optical
fields. Due to their wide applications and unique features in many scientific
realms, the generation, manipulation and measurement of such fields have
attracted significant interest and become very important topics. However, most
ways to generate vector fields have a trade-off among flexibility, efficiency,
stability, and simplicity. Meanwhile, an easy and direct way to measure the
topological charges, especially for high order optical vortex, is still a
challenge. Here we design and manufacture a prism: polarization interferometric
prism (PIP) as a single-element interferometer, which can conveniently convert
an optical vortex to vector fields with high efficiency and be utilized to
precisely measure the topological charge (both absolute value and sign) of an
arbitrary optical vortex, even with a high order. Experimentally we generate a
variety of vector fields with global fidelity ranging from 0.963 to 0.993 and
measure the topological charge of an optical vortex by counting the number of
petals uniformly distributed over a ring on the output intensity patterns. As a
versatile tool to generate, manipulate and detect the spin-orbital state of
single photons, PIP can also work in single-photon regime for quantum
information processing. In experiment, the PIP is utilized as a spin-orbit
Controlled-Not gate on the generated 28 two-qubit states, achieving the state
fidelities ranging from 0.966 to 0.995 and demonstrating the feasibility of the
PIP for single photons.
- Abstract（参考訳）: 光渦とベクトル場は2つの重要な構造的光学場である。
その幅広い応用と多くの科学分野におけるユニークな特徴から、そのような分野の生成、操作、測定は大きな関心を集め、非常に重要な話題となっている。
しかし、ベクトル場を生成するほとんどの方法は、柔軟性、効率性、安定性、単純さのトレードオフがある。
一方、位相電荷、特に高次光渦を測定するための簡単で直接的な方法は依然として課題である。
ここでは、光渦を高効率でベクトル場に変換することができ、高次でも任意の光渦の位相電荷(絶対値と符号)を正確に測定できる単素子干渉計として、prism: polarization interferometric prism(pip)を設計し、製造する。
実験により,大域的な忠実度を持つベクトル場を0.963から0.993の範囲で生成し,出力強度パターン上の環上に均一に分布する花弁の個数を数えて光渦のトポロジカル電荷を測定する。
単一光子のスピン軌道状態の生成、操作、検出のための汎用的なツールとして、PIPは量子情報処理のための単一光子状態でも機能する。
実験では、PIPは生成した28量子ビット状態のスピン軌道制御ノットゲートとして利用され、0.966から0.995までの状態忠実度を達成し、単一光子に対するPIPの実現可能性を示す。
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