論文の概要: Improved heralded single-photon source with a photon-number-resolving
superconducting nanowire detector
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.11430v2
- Date: Mon, 9 Jan 2023 01:07:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 22:30:34.549163
- Title: Improved heralded single-photon source with a photon-number-resolving
superconducting nanowire detector
- Title（参考訳）: 光子数分解型超伝導ナノワイヤ検出器による1光子源の改良
- Authors: Samantha I. Davis, Andrew Mueller, Raju Valivarthi, Nikolai Lauk,
Lautaro Narvaez, Boris Korzh, Andrew D. Beyer, Marco Colangelo, Karl K.
Berggren, Matthew D. Shaw, Neil Sinclair, and Maria Spiropulu
- Abstract要約: 超伝導ナノワイヤ検出器を用いて、単一の光子を通信波長で固定する。
我々は、すべての多重光子効果と関連する不完全性を含む位相空間形式を用いた解析モデルを開発する。
繊維結合およびオフザシェルフ部品を用いて構築した本実験は, 単一光子の理想的な光源を構築するための道筋を示す。
- 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: Deterministic generation of single photons is essential for many quantum
information technologies. A bulk optical nonlinearity emitting a photon pair,
where the measurement of one of the photons heralds the presence of the other,
is commonly used with the caveat that the single-photon emission rate is
constrained due to a trade-off between multiphoton events and pair emission
rate. Using an efficient and low noise photon-number-resolving superconducting
nanowire detector we herald, in real time, a single photon at telecommunication
wavelength. We perform a second-order photon correlation $g^{2}(0)$ measurement
of the signal mode conditioned on the measured photon number of the idler mode
for various pump powers and demonstrate an improvement of a heralded
single-photon source. We develop an analytical model using a phase-space
formalism that encompasses all multiphoton effects and relevant imperfections,
such as loss and multiple Schmidt modes. We perform a maximum-likelihood fit to
test the agreement of the model to the data and extract the best-fit mean
photon number $\mu$ of the pair source for each pump power. A maximum reduction
of $0.118 \pm 0.012$ in the photon $g^{2}(0)$ correlation function at $\mu =
0.327 \pm 0.007$ is obtained, indicating a strong suppression of multiphoton
emissions. For a fixed $g^{2}(0) = 7e-3$, we increase the single pair
generation probability by 25%. Our experiment, built using fiber-coupled and
off-the-shelf components, delineates a path to engineering ideal sources of
single photons.
- Abstract（参考訳）: 単一光子の決定論的生成は多くの量子情報技術にとって不可欠である。
光子対を放射するバルク光非線形性は、光子の一方の測定が他方の存在を示唆するものであり、多光子事象と対放出率とのトレードオフにより単光子放出速度が制限されることに注意する必要がある。
効率良く低ノイズの光子数分解型超伝導ナノワイヤ検出器を用いて、通信波長で1つの光子をリアルタイムに記録する。
我々は、様々なポンプパワーに対するアイドラーモードの測定光子数で条件付けられた信号モードを2次光子相関$g^{2}(0)$で測定し、シャード化された単一光子源の改良を示す。
位相空間形式を用いた解析モデルを構築し、損失や複数のシュミットモードなど、すべての多重光子効果と関連する不完全性を含む。
モデルとデータとの一致をテストし、ポンプ電力毎にペア源の最適な平均光子数$\mu$を抽出するために、最大類似性が適合する。
光子$g^{2}(0)$相関関数$\mu = 0.327 \pm 0.007$における0.118 \pm 0.012$の最大還元が得られ、多光子放出の強い抑制を示す。
固定された$g^{2}(0) = 7e-3$ の場合、ペア生成確率を25%増加させる。
繊維結合およびオフザシェルフ部品を用いて構築した本実験は, 単一光子の理想的な光源を構築するための道筋を示す。
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