論文の概要: A Programmable Spatiotemporal Quantum Parametric Mode Sorter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.16517v2
- Date: Fri, 6 Jan 2023 16:37:43 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-21 03:07:48.266492
- Title: A Programmable Spatiotemporal Quantum Parametric Mode Sorter
- Title（参考訳）: プログラム可能な時空間パラメトリックモードセンサ
- Authors: Malvika Garikapati, Santosh Kumar, He Zhang, Yong Meng Sua, and
Yu-Ping Huang
- Abstract要約: 合成ヒルベルト空間モード選択量子周波数アップコンバージョンにおける高次元信号のプログラム可能なパラメトリックモードソータを示す。
相互に偏りのない基底モード(MUB)の12dB以上を実験的に達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.745431716288177
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We experimentally demonstrate a programmable parametric mode sorter of
high-dimensional signals in a composite spatiotemporal Hilbert space through
mode-selective quantum frequency up-conversion. As a concrete example and with
quantum communication applications in mind, we consider the Laguerre-Gaussian
and Hermite-Gaussian modes as the spatial and temporal state basis for the
signals, respectively. By modulating the spatiotemporal profiles of the
up-conversion pump, we demonstrate the faithful selection of single photons in
those modes and their superposition modes. Our results show an improvement in
the quantum mode-sorting performance by coupling the up-converted light into a
single-mode fiber and/or operating the upconversion at the edge of phase
matching. By optimizing pump temporal profiles only, we achieve more than 12 dB
extinction for mutually unbiased basis (MUB) sets of the spatiotemporal modes.
This fully programmable and efficient system could serve as a viable resource
for quantum communications, quantum computation, and quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: 我々は,モード選択型量子周波数アップコンバージョンによる複合時空間ヒルベルト空間における高次元信号のプログラム可能なパラメトリックモードソータを実験的に示す。
具体的な例として、量子通信の応用を念頭に置いて、ラゲール・ガウシアンモードとエルミート・ガウシアンモードをそれぞれ信号の空間的および時間的基底と考える。
アップコンバージョンポンプの時空間プロファイルを変調することにより、これらのモードにおける単一光子の忠実な選択と重ね合わせモードを示す。
その結果,アップ変換光を単一モードファイバに結合し,位相マッチングのエッジでアップコンバージョンを操作することにより,量子モードソート性能が向上した。
ポンプ時間プロファイルのみを最適化することにより、時空間モードの相互非バイアス基底(MUB)集合に対して12dB以上の絶滅を達成する。
この完全にプログラム可能で効率的なシステムは、量子通信、量子計算、量子メトロロジーの有効なリソースとして機能する。
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