論文の概要: Optimal interferometry for Bell$-$nonclassicality by a vacuum$-$one$-$photon qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.10170v2
• Date: Mon, 21 Feb 2022 20:22:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-14 03:22:33.114649
• Title: Optimal interferometry for Bell$-$nonclassicality by a vacuum$-$one$-$photon qubit
• Title（参考訳）: 真空$-$one$-$photon量子ビットによるベル$-$非古典性のための最適干渉法
• Authors: Tamoghna Das, Marcin Karczewski, Antonio Mandarino, Marcin Markiewicz, and Marek \.Zukowski
• Abstract要約: 2つのモードにおける1つの光子重ね合わせのベル非古典性は、量子物理学の文脈で議論される最も顕著な非古典現象の1つである。 本研究では, 真空を用いた1光子のテクティタニー重ね合わせのための弱場ホモダイン測定法において, 局所現実性に頑健に違反する方法を示す。
• 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: Bell nonclassicality of a single photon superposition in two modes, often referred to as `nonlocality of a single photon', is one of the most striking nonclassical phenomena discussed in the context of foundations of quantum physics. Here we show how to robustly violate local realism within the weak-field homodyne measurement scheme for \textit{any} superposition of one photon with vacuum. Our modification of the previously proposed setups involves tunable beamsplitters at the measurement stations, and the local oscillator fields significantly varying between the settings, optimally being {\it on} or {\it off}. As photon number resolving measurements are now feasible, we advocate for the use of the Clauser-Horne Bell inequalities for detection events using precisely defined numbers of photons. We find a condition for optimal measurement settings for the maximal violation of the Clauser-Horne inequality with weak-field homodyne detection, which states that the reflectivity of the local beamsplitter must be equal to the strength of the local oscillator field. We show that this condition holds not only for the vacuum-one-photon qubit input state, but also for the superposition of a photon pair with vacuum, which suggests its generality as a property of weak-field homodyne detection with photon-number resolution. Our findings suggest a possible path to employ such scenarios in device-independent quantum protocols.
• Abstract（参考訳）: 2つのモードの単一光子の重ね合わせのベル非古典性(しばしば「単一の光子の非局所性」と呼ばれる)は、量子物理学の基礎の文脈で議論される最も顕著な非古典現象の1つである。 ここでは, 1 つの光子と真空の重ね合わせに対する弱場ホモダイン計測スキームにおける局所実数論を頑健に破る方法を示す。 これまで提案してきた構成の修正は、測定ステーションの波長可変ビームスプリッターと、局所振動子場が設定によって大きく変化し、最適に {\it on} または {\it off} である。 現在、光子数分解測定が実現可能であるため、正確に定義された光子数を用いた検出事象に対するクロージャ・ホーンベルの不等式の使用を提唱する。 局所ビームスプリッタの反射率を局所振動体場の強度と同等にしなければならないことを示す,弱場ホモダイン検出によるクレーター・ホーネ不等式の最大値不等式に対する最適測定条件を求める。 この条件は、真空1光子量子ビットの入力状態だけでなく、光子対と真空の重ね合わせに対しても成り立つことを示し、光子数分解能を持つ弱場ホモダイン検出の特性として一般性が示唆された。 本研究は,デバイス非依存の量子プロトコルにおいて,そのようなシナリオを適用可能な経路を示唆している。

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