論文の概要: Bright entangled photon source without stringent crystal temperature and
laser frequency stabilization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.06117v1
- Date: Wed, 13 Jul 2022 10:51:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-05 07:00:19.036704
- Title: Bright entangled photon source without stringent crystal temperature and
laser frequency stabilization
- Title（参考訳）: 結晶温度とレーザー周波数安定化を伴わない光子源
- Authors: Sandeep Singh, Vimlesh Kumar, Anirban Ghosh, G.K. Samanata
- Abstract要約: 絡み合った光子源は、様々な量子通信プロトコルの主要な構成要素である。
我々は結晶温度とレーザー波長安定化の緩和条件を条件に、明るく安定した絡み合った光子源を報告した。
ジェネリックスキームは、任意の波長と時間スケールでEPSを開発するために、すべての結晶の非コリニアSPDC光子に使用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.49112071745966
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Entangled photon sources (EPS), the major building block for a variety of
quantum communication protocols, are commonly developed by utilizing the
spontaneous parametric down-conversion (SPDC) in $\chi^{2}$ nonlinear bulk
optical materials. While high nonlinearity and long interaction length have
established the superiority of the periodically poled crystals for EPSs, the
phase-matching condition of such crystals is very sensitive to the fluctuation
of the crystal temperature and the laser wavelength. As a result, deploying
such sources outside the laboratory, for example, satellite-based applications,
demands a stringent mass and power budget, thus enhancing the mission
complexity and cost. We report a bright, stable entangled photon source with a
relaxed requirement of crystal temperature and laser wavelength stabilization.
Using a periodically poled KTP crystal inside a polarization Sagnac
interferometer producing degenerate, type-0 phase-matched entangled photon
pairs at 810 nm in an annular ring, we have transformed the SPDC ring into a
"perfect" ring with the help of two common optical elements, axicon, and lens.
Despite the variation of the SPDC ring size from Gaussian to annular of
different diameters due to the change of crystal temperature over $7^{o}$C, and
laser wavelength over 300 GHz, we observe the size of the "perfect" ring to be
constant. The new EPS, having a spectral brightness as high as 22.58 $\pm$ 0.15
kHz/mW collected using single-mode fiber with a Bell's parameter, S = 2.64
$\pm$ 0.05, and quantum state fidelity of 0.95 $\pm$ 0.02, requires a crystal
temperature stability of $\pm$ $0.8^{o}$C, almost five times relaxation as
compared to the previous EPS. The generic scheme can be used for non-collinear
SPDC photons in all crystals to develop EPS at any wavelength and timescales
for resource-constrained applications.
- Abstract（参考訳）: 様々な量子通信プロトコルの主要なビルディングブロックであるエンタングルド光子源(EPS)は、通常、$\chi^{2}$非線形バルク光学材料における自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)を利用して開発される。
高非線形性と長い相互作用長がepsの周期分極結晶の優性を確立しているが、そのような結晶の相整合条件は結晶温度とレーザー波長のゆらぎに非常に敏感である。
その結果、例えば衛星ベースの応用など、実験室の外にそのようなソースを配置するには、厳しい質量と電力の予算が必要となり、ミッションの複雑さとコストが増大する。
我々は結晶温度とレーザー波長安定化の緩和条件を条件に、明るく安定した絡み合った光子源を報告した。
偏光サーニャック干渉計の内部に周期的に偏極したktp結晶を配置し, 縮退した第0型位相整合光子対を環状の810nmで生成し, spdc環を2つの共通光学素子である軸子とレンズの助けを借りて「完璧な」環に変換した。
7^{o}$cの結晶温度変化と300ghzのレーザー波長の変化により、gaussian から annular へのspdcリングサイズの変化にもかかわらず、「完全」リングの大きさを一定に観察した。
新しいEPSは、スペクトル輝度が22.58 $\pm$ 0.15 kHz/mWで、ベルのパラメータを持つ単一モードファイバーを用いて収集され、S = 2.64 $\pm$ 0.05であり、量子状態の忠実度は 0.95 $\pm$ 0.02 である。
ジェネリックスキームは、全ての結晶の非コリニアSPDC光子に使用することができ、リソース制約された用途の任意の波長および時間スケールでEPSを開発することができる。
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