論文の概要: Almost indistinguishable single photons via multiplexing cascaded
biphotons with cavity modulation and phase compensation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.11007v1
- Date: Wed, 26 Jan 2022 15:34:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-27 20:25:18.972779
- Title: Almost indistinguishable single photons via multiplexing cascaded
biphotons with cavity modulation and phase compensation
- Title（参考訳）: キャビティ変調と位相補償を併用した多重カスケード二光子によるほぼ識別不能な単一光子
- Authors: Y.-E. Wong, T. H. Chang, and H. H. Jen
- Abstract要約: アルカリ金属原子アンサンブルから発生する複光子の周波数絡みについて検討した。
単光子の純度は0.999$に達し、両光子の絡み合いエントロピー$S$は0.006$になる。
非常に低い周波数の絡み合いは、ほとんど区別できない単一光子源を意味する。
- 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: The cascade-emitted biphotons generated from the alkali metal atomic
ensembles are an excellent entanglement resource which enables long-distance
quantum communication. The communication of quantum information between distant
locations can be realized by utilizing the low-loss telecom bandwidth in the
upper transition of the cascaded photons in a fiber-based quantum network.
Meanwhile, the infrared photon from the lower transition of this highly
directional and frequency-correlated biphoton can be created under the
four-wave mixing process and can be stored locally as a collective spin wave.
Here we theoretically investigate the frequency entanglement of this biphoton
and propose two approaches to remove their mutual correlations in frequency
spaces. The first approach applies an optical cavity which modulates the
biphoton spectrum into a more symmetric and narrow spectral function by
multiplexing multiple atomic ensembles with phase compensation. The purity of
single photon reaches up to $0.999$ and the entanglement entropy $S$ of the
biphoton reduces to $0.006$, which is $200$ times smaller than the one without
multiplexing. The other approach employs a symmetric pumping of the laser
fields in two atomic ensembles, which leads to a moderate reduction of $S\sim
0.3$ when non-discrimination detection devices are used for both photons. An
extremely low frequency entanglement implies an almost indistinguishable single
photon source, which offers a potential resource for photonic quantum
simulation and computation.
- Abstract（参考訳）: アルカリ金属原子アンサンブルから発生するカスケード放出二光子は、長距離量子通信を可能にする優れた絡み合い資源である。
ファイバーベースの量子ネットワークにおけるカスケード光子の上位遷移における低損失通信帯域を利用することにより、遠隔地間の量子情報の通信を実現することができる。
一方、この高方向性及び周波数関連二光子の下方遷移からの赤外光子を4波混合法で生成することができ、集合スピン波として局所的に保存することができる。
本稿では,このバイフォトンの周波数絡み合いを理論的に検討し,周波数空間における相互相関を取り除くための2つのアプローチを提案する。
第1のアプローチでは、二光子スペクトルを位相補償で複数の原子アンサンブルを多重することによりより対称で狭いスペクトル関数に変調する光学キャビティを適用する。
単一光子の純度は0.999ドルに到達し、二光子の絡み合いエントロピーは0.006ドルに減少し、多重化のない光子よりも200ドル小さくなる。
もう1つのアプローチは、2つの原子アンサンブルでレーザー磁場を対称的に励起することで、両光子に非識別検出装置を用いる場合、s\sim 0.3$を適度に減少させる。
非常に低い周波数の絡み合いは、ほとんど区別がつかない単一光子源を意味し、フォトニック量子シミュレーションと計算の潜在的な資源を提供する。
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