論文の概要: Enhancing Purity of Single Photons in Parametric Down-Conversion through Simultaneous Pump Beam and Crystal Domain Engineering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.15569v1
• Date: Tue, 27 Jun 2023 15:47:52 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-28 12:53:43.832435
• Title: Enhancing Purity of Single Photons in Parametric Down-Conversion through Simultaneous Pump Beam and Crystal Domain Engineering
• Title（参考訳）: 同時ポンプビームと結晶ドメイン工学によるパラメトリックダウンコンバージョンにおける単一光子の純度向上
• Authors: Baghdasar Baghdasaryan, Fabian Steinlechner, Stephan Fritzsche
• Abstract要約: 生成した光子の空間相関に対するドメイン工学の影響について検討する。 単一光子状態の純度は,空間フィルタを使わずに99 %まで向上する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spontaneous parametric down-conversion (SPDC) has shown great promise in the generation of pure and indistinguishable single photons. Photon pairs produced in bulk crystals are highly correlated in terms of transverse space and frequency. These correlations limit the indistinguishability of photons and result in inefficient photon sources. Domain-engineered crystals with a Gaussian nonlinear response have been explored to minimize spectral correlations. Here, we study the impact of such domain engineering on spatial correlations of generated photons. We show that crystals with a Gaussian nonlinear response reduce the spatial correlations between photons. However, the Gaussian nonlinear response is not sufficient to fully eliminate the spatial correlations. Therefore, the development of a comprehensive method to minimize these correlations remains an open challenge. Our solution to this problem involves simultaneous engineering of the pump beam and crystal. We achieve purity of single-photon state up to 99 \% without any spatial filtering. Our findings provide valuable insights into the spatial waveform generated in structured SPDC crystals, with implications for applications such as Boson Sampling.
• Abstract（参考訳）: 自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)は、純粋で識別不能な単一光子の生成において大きな可能性を示している。 バルク結晶で生成される光子対は、横空間と周波数で高い相関を持つ。 これらの相関は光子の識別不可能性を制限し、非効率な光子源をもたらす。 ガウス非線形応答を持つ領域工学結晶はスペクトル相関を最小化するために研究されている。 本稿では,このような領域工学が生成光子の空間的相関に与える影響について検討する。 ガウス非線形応答を持つ結晶は光子間の空間相関を減少させる。 しかし、ガウスの非線形応答は空間相関を完全に排除するには十分ではない。 したがって、これらの相関を最小化する包括的手法の開発は、依然としてオープンな課題である。 この問題に対する我々の解決策は、ポンプビームと結晶の同時エンジニアリングである。 単一光子状態の純度は,空間フィルタを使わずに99 \%まで向上する。 本研究は, 構造化SPDC結晶の空間波形に関する貴重な知見を提供し, ボソンサンプリングなどの応用に寄与する。

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