論文の概要: Orbital angular momentum based intra- and inter- particle entangled states generated via a quantum dot source

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.05160v1
• Date: Wed, 9 Nov 2022 19:20:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-19 20:31:32.769139
• Title: Orbital angular momentum based intra- and inter- particle entangled states generated via a quantum dot source
• Title（参考訳）: 量子ドット源から生成する軌道角運動量に基づく粒子内および粒子間絡み合い状態
• Authors: Alessia Suprano, Danilo Zia, Mathias Pont, Taira Giordani, Giovanni Rodari, Mauro Valeri, Bruno Piccirillo, Gonzalo Carvacho, Nicol\`o Spagnolo, Pascale Senellart, Lorenzo Marrucci and Fabio Sciarrino
• Abstract要約: この研究は明るいQD単一光子源を用いて、OAM光子を用いた情報処理のための完全な量子状態を生成する。 我々はまず,OAMと単一光子の偏光度の自由度とのハイブリッド粒子内絡みについて検討した。 そこで我々は,2つの疑似OAMをベースとした絡み合いゲートの確率的利用により,ハイブリッド粒子間絡み合いについて検討した。
• 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: Engineering single-photon states endowed with Orbital Angular Momentum (OAM) is a powerful tool for quantum information photonic implementations. Indeed, thanks to its unbounded nature, OAM is suitable to encode qudits allowing a single carrier to transport a large amount of information. Nowadays, most of the experimental platforms use nonlinear crystals to generate single photons through Spontaneous Parametric Down Conversion processes, even if this kind of approach is intrinsically probabilistic leading to scalability issues for increasing number of qudits. Semiconductors Quantum Dots (QDs) have been used to get over these limitations being able to produce on demand pure and indistinguishable single-photon states, although only recently they were exploited to create OAM modes. Our work employs a bright QD single-photon source to generate a complete set of quantum states for information processing with OAM endowed photons. We first study the hybrid intra-particle entanglement between the OAM and the polarization degree of freedom of a single-photon. We certify the preparation of such a type of qudit states by means of the Hong-Ou-Mandel effect visibility which furnishes the pairwise overlap between consecutive OAM-encoded photons. Then, we investigate the hybrid inter-particle entanglement, by exploiting a probabilistic two qudit OAM-based entangling gate. The performances of our entanglement generation approach are assessed performing high dimensional quantum state tomography and violating Bell inequalities. Our results pave the way toward the use of deterministic sources (QDs) for the on demand generation of photonic quantum states in high dimensional Hilbert spaces.
• Abstract（参考訳）: Orbital Angular Momentum (OAM) によるエンジニアリングシングル光子状態は、量子情報フォトニック実装のための強力なツールである。 実際、unboundedの性質のおかげで、oamはquditをエンコードするのに適しており、単一のキャリアが大量の情報を転送できる。 今日、実験プラットフォームのほとんどは非線形結晶を使用して自発的なパラメトリックダウン変換プロセスを通じて単一光子を生成する。 半導体量子ドット (QD) は、要求に応じて純粋な単光子状態を生成することができるというこれらの制限を克服するために使われてきたが、最近になってOAMモードの作成に利用されるようになった。 我々の研究は、明るいQD単一光子源を用いて、OAMを付加した光子を用いた情報処理のための完全な量子状態を生成する。 我々はまず,OAMと単一光子の偏光度の自由度とのハイブリッド粒子内絡みについて検討した。 我々は, 連続OAM符号化光子間の相互重なり合いを両立させる, 香港・奥羽・マンデル効果の可視性を利用して, この種のキュディット状態の生成を認証する。 次に, 確率的2つのqudit oamベースの絡み合いゲートを用いて, ハイブリッド粒子間絡み合いについて検討する。 エンタングルメント生成手法の性能を高次元量子状態トモグラフィで評価し,ベルの不等式に違反する。 この結果は,高次元ヒルベルト空間における光量子状態のオンデマンド生成のための決定論的情報源(QD)の利用への道を開いた。

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