論文の概要: Entangled ripples and twists of light: Radial and azimuthal
Laguerre-Gaussian mode entanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.04506v2
- Date: Wed, 6 Oct 2021 11:14:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-04 07:34:57.677615
- Title: Entangled ripples and twists of light: Radial and azimuthal
Laguerre-Gaussian mode entanglement
- Title（参考訳）: 光の絡み合ったリップルとねじれ:ラゲール・ガウスモードのラジアルおよびアジムタールの絡み合い
- Authors: Natalia Herrera Valencia, Vatshal Srivastav, Saroch
Leedumrongwatthanakun, Will McCutcheon, Mehul Malik
- Abstract要約: 我々は、光子対間のフルフィールドラゲール・ガウス交絡の生成と証明を実証する。
本研究は、量子情報処理および通信技術を強化するために、2光子場の空間構造がもたらすポテンシャルを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: It is well known that photons can carry a spatial structure akin to a
"twisted" or "rippled" wavefront. Such structured light fields have sparked
significant interest in both classical and quantum physics, with applications
ranging from dense communications to light-matter interaction. Harnessing the
full advantage of transverse spatial photonic encoding using the
Laguerre-Gaussian (LG) basis in the quantum domain requires control over both
the azimuthal (twisted) and radial (rippled) components of photons. However,
precise measurement of the radial photonic degree-of-freedom has proven to be
experimentally challenging primarily due to its transverse amplitude structure.
Here we demonstrate the generation and certification of full-field
Laguerre-Gaussian entanglement between photons pairs generated by spontaneous
parametric down-conversion in the telecom regime. By precisely tuning the
optical system parameters for state generation and collection, and adopting
recently developed techniques for precise spatial mode measurement, we are able
to certify fidelities up to 85% and entanglement dimensionalities up to 26 in a
43-dimensional radial and azimuthal LG mode space. Furthermore, we study
two-photon quantum correlations between 9 LG mode groups, demonstrating a
correlation structure related to mode group order and inter-modal cross-talk.
In addition, we show how the noise-robustness of high-dimensional entanglement
certification can be significantly increased by using measurements in multiple
LG mutually unbiased bases. Our work demonstrates the potential offered by the
full spatial structure of the two-photon field for enhancing technologies for
quantum information processing and communication.
- Abstract（参考訳）: 光子は「ツイスト」または「リップド」波面に似た空間構造を持つことができることはよく知られている。
このような構造された光場は、古典物理学と量子物理学の両方に大きな関心を呼んだ。
量子領域におけるラゲール・ガウシアン(lg)基底を用いた逆空間フォトニック符号化の利点を最大限に活用するには、光子のアジムタール(twisted)とラジアル(rippled)の両方を制御する必要がある。
しかしながら、ラジアルフォトニック度-フリーダムの正確な測定は、主にその横振幅構造のために実験的に困難であることが証明されている。
ここでは、テレコム体制における自然パラメトリックダウンコンバージョンによって生成される光子対間のフルフィールドラゲール・ガウス交絡の生成と証明を示す。
状態生成と収集のための光学系パラメータを正確に調整し,最近開発された精密空間モード計測技術を採用することにより,43次元の放射状および方位LGモード空間において,最大85%の忠実度と最大26までの絡み合い次元を証明できる。
さらに,9種類のlgモード群間の2光子量子相関の研究を行い,モード群秩序とモード間クロストークに関連する相関構造を示した。
また,高次元エンタングルメント認証のノイズロバスト性が,複数のlg非バイアスベースにおける測定値を用いて著しく向上することを示す。
本研究は、量子情報処理および通信技術を強化するために、2光子場の空間構造がもたらす可能性を示す。
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