論文の概要: High-performance quantum entanglement generation via cascaded second-order nonlinear processes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.07146v1
• Date: Sun, 14 Feb 2021 13:10:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-04-11 04:19:01.925318
• Title: High-performance quantum entanglement generation via cascaded second-order nonlinear processes
• Title（参考訳）: カスケード二階非線形過程による高速量子絡み合い生成
• Abstract要約: 我々は、周期的に極を張ったLiNbO$_3$(PPLN)導波路から、異なる自由度で高性能な光子対を生成する。 結果は量子フォトニクスにおける量子光源の候補となる可能性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.709317355098575
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this paper, we demonstrate the generation of high-performance entangled photon-pairs in different degrees of freedom from a single piece of fiber pigtailed periodically poled LiNbO$_3$ (PPLN) waveguide. We utilize cascaded second-order nonlinear optical processes, i.e. second-harmonic generation (SHG) and spontaneous parametric down conversion (SPDC), to generate photon-pairs. Previously, the performance of the photon pairs is contaminated by Raman noise photons from the fiber pigtails. Here by integrating the PPLN waveguide with noise rejecting filters, we obtain a coincidence-to-accidental ratio (CAR) higher than 52,600 with photon-pair generation and detection rate of 52.3 kHz and 3.5 kHz, respectively. Energy-time, frequency-bin and time-bin entanglement is prepared by coherently superposing correlated two-photon states in these degrees of freedom, respectively. The energy-time entangled two-photon states achieve the maximum value of CHSH-Bell inequality of S=2.708$\pm$0.024 with a two-photon interference visibility of 95.74$\pm$0.86%. The frequency-bin entangled two-photon states achieve fidelity of 97.56$\pm$1.79% with a spatial quantum beating visibility of 96.85$\pm$2.46%. The time-bin entangled two-photon states achieve the maximum value of CHSH-Bell inequality of S=2.595$\pm$0.037 and quantum tomographic fidelity of 89.07$\pm$4.35%. Our results provide a potential candidate for quantum light source in quantum photonics.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,LiNbO$_3$(PPLN)導波路を周期的にポーリングした単一繊維から,様々な自由度で高性能な光子対を生成することを実証する。 我々は,2次非線形光学過程,すなわち2次高調波発生(SHG)と自然パラメトリックダウン変換(SPDC)を用いて光子対を生成する。 従来、光子対の性能は、ファイバポットのラマンノイズ光子によって汚染されていた。 ここでは、PPLN導波管をノイズ除去フィルタに統合することにより、光子対発生と検出率52.3kHz、3.5kHzの52,600以上の一致事故率(CAR)を得る。 これらの自由度で相関した2光子状態をコヒーレントに重ね合わせて、エネルギー時間、周波数ビンおよび時間ビンの絡み合いを構成する。 エネルギー時間に絡み合った2光子状態は、S=2.708$\pm$0.024のCHSH-Bell不平等の最大値と、95.74$\pm$0.86%の2光子干渉可視性を達成する。 周波数ビンの絡み合った2光子状態は97.56$\pm$1.79%の忠実性を達成し、空間量子ビーティングの可視性は96.85$\pm$2.46%である。 時間2光子状態は、S=2.595$\pm$0.037のCHSH-Bell不等式の最大値と89.07$\pm$4.35%の量子トモグラフィーフィデリティを達成する。 この結果は量子フォトニクスにおける量子光源の候補となる可能性がある。

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