論文の概要: Harnessing polarization-path entangled single photons for low reflectivity object detection in noisy background

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.05218v1
• Date: Thu, 9 Mar 2023 12:43:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-10 15:00:05.003877
• Title: Harnessing polarization-path entangled single photons for low reflectivity object detection in noisy background
• Title（参考訳）: 偏光路絡み込み単一光子を用いた雑音下での低反射物体検出
• Authors: K. Muhammed Shafi, A. Padhye, C. M. Chandrashekar
• Abstract要約: 偏光と経路自由度に絡み合った単一光子を用いた量子照明の利点を示す。 これは、単一光子ベースの量子ライダーの開発に直接関係する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7396274240172125
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Illuminating object with low reflectivity embedded within a noisy background is a challenging task. Quantum correlations between pairs of quantum states of light, though are highly sensitive to background noise and losses, offer advantages over traditional illumination methods. Here we experimentally demonstrate the advantage of using single-photons entangled in polarization and path degree of freedom for quantum illumination. Heralded single-photons from spontaneous parametric down conversion process are employed to generate polarization-path entangled single photons and the corresponding two paths are used as signal and reference paths. An object of different reflectivity, $\eta$ is placed along the path of the signal in a variable thermal background before taking the joint measurements and calculating the quantum correlations. We show the significant advantage of using non-interferometric measurements along the multiple paths for single photon to isolate the signal from the background noise and outperform in detecting and ranging the objects even when the signal-to-noise ratio is as low as 0.02 (-15 dB) for low $\eta$. Decrease in visibility of polarization degree of freedom of the photon along the signal path also results in similar observations. This will have direct relevance to the development of single-photon based quantum lidar.
• Abstract（参考訳）: 雑音の背景に低反射率の照明を組み込むのは難しい課題である。 光の量子状態の対間の量子相関は、背景雑音や損失に非常に敏感であるが、従来の照明法よりも有利である。 ここでは、偏光と経路自由度に絡み合った単一光子を用いた量子照明の利点を実験的に示す。 自発的パラメトリックダウン変換過程からのヘラルド単光子を用いて偏光路絡み合い単一光子を生成し、対応する2つの光路を信号および基準経路として用いる。 異なる反射率のオブジェクトである$\eta$は、共同測定を行い量子相関を計算する前に、可変熱背景における信号の経路に沿って配置される。 信号対雑音比が0.02 (-15 dB) 以下の場合であっても, 単光子に対する多重経路に沿って非干渉計測を用いて背景雑音から信号を分離し, 対象物の検出・測位に優れることを示す。 信号経路に沿った光子の偏光度自由度の可視性の低下もまた、同様の観測結果をもたらす。 これは単光子ベースの量子ライダーの開発に直接関係している。

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