論文の概要: High-sensitivity quantum sensing with pump-enhanced spontaneous parametric down-conversion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.07595v1
• Date: Tue, 16 Aug 2022 08:14:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-30 23:04:40.319841
• Title: High-sensitivity quantum sensing with pump-enhanced spontaneous parametric down-conversion
• Title（参考訳）: ポンプ付自発パラメトリックダウンコンバージョンを用いた高感度量子センシング
• Authors: Chiara Lindner, Jachin Kunz, Simon J. Herr, Jens Kiessling, Sebastian Wolf, Frank K\"uhnemann
• Abstract要約: 我々は自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)によって生成される相関光子対に基づく量子センシングの概念を開発する。 周波数縮退から遠いSPDCを使用することで、最も強い試料相互作用のための中赤外光子と、低ノイズ検出のための相関した近赤外光子との間の「労働の分断」が可能になる。 本研究では, ポンプ付SPDCを用いた非線形干渉計を試作し, 出力率を強く向上するが, ブロードバンド, 自発エミッションを維持できることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3968276272277327
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Recent years have seen the development of quantum sensing concepts utilizing nonlinear interferometers based on correlated photon pairs generated by spontaneous parametric down-conversion (SPDC). Using SPDC far from frequency degeneracy allows a 'division of labor' between the mid-infrared photon for strongest sample interaction and the correlated near-infrared photon for low-noise detection. The small number of photons provided by SPDC and the resulting inferior signal-to-noise ratio are, however, a limiting factor preventing wide applicability of the novel sensing concept. Here, we demonstrate a nonlinear interferometer based on pump-enhanced SPDC with strongly improved emission rates, but maintaining broadband, spontaneous emission. For validation of the concept, we demonstrate high-resolution mid-infrared spectroscopy with near-infrared detection, showcasing the improved accuracy. Although the number of mid-infrared photons is about five orders of magnitude smaller than in classical spectrometers, the sensitivity of the quantum spectrometer becomes comparable, marking an essential step toward real-world applications.
• Abstract（参考訳）: 近年,自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)による相関光子対に基づく非線形干渉計を用いた量子センシングの概念が開発されている。 周波数縮退から遠く離れたspdcを使用することで、中赤外光子と低ノイズ検出のための相関近赤外光子との間の「分断」が可能となる。 しかし、SPDCによって提供される少数の光子と結果として生じる信号対雑音比は、新しいセンシング概念の幅広い適用性を阻害する制限因子である。 本稿では, ポンプ付SPDCに基づく非線形干渉計を試作し, 出力速度を強く改善するが, ブロードバンド, 自発エミッションを維持する。 この概念の検証のために,近赤外検出による高分解能中赤外分光法の実証を行い,精度の向上を示す。 中赤外光子の数は古典的な分光計より約5桁小さいが、量子分光器の感度は同等となり、現実世界の応用に向けた重要なステップとなる。

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