論文の概要: Real-time sensing of static displacement and vibrations using HOM
interference based quantum sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.13300v1
- Date: Wed, 26 Apr 2023 05:57:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-27 15:29:44.534880
- Title: Real-time sensing of static displacement and vibrations using HOM
interference based quantum sensor
- Title（参考訳）: HOM干渉型量子センサを用いた静的変位と振動のリアルタイムセンシング
- Authors: Sandeep Singh, Vimlesh Kumar, Varun Sharma, Daniele Faccio, G. K.
Samanta
- Abstract要約: 香港・ウー・マンデル干渉は量子センシングの有望なツールとして浮上している。
単一周波数連続型ダイオードレーザーを用いたフレキシブルスペクトル帯域を持つ対光子の生成を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.882519884342634
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Hong-Ou-Mandel (HOM) interference, bunching of two indistinguishable photons
on a balanced beam-splitter, has emerged as a promising tool for quantum
sensing. The interference dip-width, thus the spectral-bandwidth of interfering
pair-photons, highly influences the resolution of HOM-based sensors. Typically,
the pair-photons bandwidth, generated through parametric down-conversion, is
increased using bulky and expensive ultrafast lasers, limiting their use
outside the lab. Here we show the generation of pair-photons with flexible
spectral-bandwidth even using single-frequency, continuous-wave diode laser
enabling high-precision, real-time sensing. Using 1-mm-long periodically-poled
KTP crystal, we produced degenerate, high-brightness, paired-photons with
spectral-bandwidth of 163.42$\pm$1.68 nm resulting in a HOM-dip width of
4.01$\pm$0.04 $\mu$m to measure a displacement of 60 nm, and vibration
amplitude of $205\pm0.75$ nm with increment (resolution) of $\sim$80 nm, and
frequency of 8 Hz. Deployment of Fisher-information and maximum likelihood
estimator enables optical delay measurement as small as 4.97 nm with precision
(Cram\'er-Rao bound) and accuracy of 0.89 and 0.54 nm, respectively. The
17$\times$ enhancement of Fisher-information for the use of 1 mm crystal over
30 mm empowers the HOM-based sensor achieving any arbitrary precision (say
$\sim$5 nm) in small number of iterations ($\sim$3300) and time (19 minutes);
establishing it's capability for real-time, precision-augmented, in-field
quantum sensing applications.
- Abstract（参考訳）: バランスのとれたビームスプリッターに2つの区別不能な光子を束ねるhom干渉は、量子センシングの有望なツールとして登場した。
干渉ディップ幅、すなわち干渉対光子のスペクトル帯域幅は、homベースのセンサの分解能に大きく影響する。
通常、パラメトリックダウンコンバージョンによって生成される対光子帯域幅は、バルクで高価な超高速レーザーを使用して増加し、研究室外での使用を制限する。
ここでは、高精度リアルタイムセンシングが可能な単一周波数連続波ダイオードレーザーを用いて、フレキシブルスペクトル帯域を持つ対光子の生成を示す。
1mmの周期的にポーリングされたktp結晶を用いて、退化、高輝度、スペクトル帯域幅163.42$\pm$1.68 nmの光子を合成し、ホムディップ幅4.01$\pm$0.04$\mu$mで変位60nm、振動振幅205\pm0.75$ nm、増分(解像度)1sim$80nm、周波数8hzとした。
フィッシャー情報と最大極大推定器の展開により、光学遅延測定は4.97nm、精度は0.89nm、精度は0.54nmとなる。
30mm以上の1mm結晶を使用するための17$\times$ Fisher-informationの強化により、HOMベースのセンサーは、任意の精度(例えば、$\sim$5 nm)を少数のイテレーション($\sim$3300)と時間(19分)で達成し、リアルタイム、精度向上されたフィールド量子センシングアプリケーションを可能にする。
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