論文の概要: Interferometric imaging of amplitude and phase of spatial biphoton states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.13046v1
• Date: Mon, 30 Jan 2023 16:38:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-31 13:56:12.371438
• Title: Interferometric imaging of amplitude and phase of spatial biphoton states
• Title（参考訳）: 空間二光子状態の振幅と位相の干渉画像化
• Authors: Danilo Zia, Nazanin Dehghan, Alessio D'Errico, Fabio Sciarrino, Ebrahim Karimi
• Abstract要約: 高次元双光子状態は量子応用に有望な資源である。 これらの状態のキャラクタリゼーションは時間がかかり、射影測定アプローチを採用するとスケーラビリティが低下する。 両光子デジタルホログラフィーはオフ軸デジタルホログラフィーと類似する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-dimensional biphoton states are promising resources for quantum applications, ranging from high-dimensional quantum communications to quantum imaging. A pivotal task is fully characterising these states, which is generally time-consuming and not scalable when projective measurement approaches are adopted. However, new advances in coincidence imaging technologies allow for overcoming these limitations by parallelising multiple measurements. Here, we introduce biphoton digital holography, in analogy to off-axis digital holography, where coincidence imaging of the superposition of an unknown state with a reference one is used to perform quantum state tomography. We apply this approach to single photons emitted by spontaneous parametric down-conversion in a nonlinear crystal when the pump photons possess various quantum states. The proposed reconstruction technique allows for a more efficient (3 order-of-magnitude faster) and reliable (an average fidelity of 87%) characterisation of states in arbitrary spatial modes bases, compared with previously performed experiments. Multi-photon digital holography may pave the route toward efficient and accurate computational ghost imaging and high-dimensional quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 高次元双光子状態は、高次元量子通信から量子イメージングまで、量子応用に有望な資源である。 重要なタスクは、これらの状態を完全に特徴づけることであり、一般的には時間がかかり、射影測定アプローチを採用するとスケーラビリティがない。 しかし、同時撮像技術の新たな進歩により、複数の測定を並列化することでこれらの制限を克服することができる。 本稿では,2光子デジタルホログラフィをオフ軸デジタルホログラフィと類似して紹介する。そこでは,未知状態の重畳と参照状態の重畳を同時撮像して量子状態トモグラフィーを行う。 ポンプ光子が様々な量子状態を持つ場合, 非線形結晶中で自然パラメトリックダウンコンバージョンにより放出される単一光子に対してこのアプローチを適用する。 提案手法により, 任意の空間モードベースにおける状態のより効率的(3次)で信頼性の高い(平均忠実度87%)キャラクタリゼーションを実現する。 多光子デジタルホログラフィーは、効率的で正確なゴーストイメージングと高次元量子情報処理への道を開くことができる。

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