論文の概要: Single-shot characterization of photon indistinguishability with
dielectric metasurfaces
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.01485v1
- Date: Wed, 3 Jan 2024 01:18:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-04 15:35:00.513932
- Title: Single-shot characterization of photon indistinguishability with
dielectric metasurfaces
- Title(参考訳): 誘電体メタサーフェスによる光子識別性の単発キャラクタリゼーション
- Authors: Jihua Zhang, Jinyong Ma, Neuton Li, Shaun Lung, Andrey A. Sukhorukov
- Abstract要約: 光子の区別不可能性を特徴づけることは、量子フォトニクスにおいて重要な課題である。
我々は、再構成可能な要素を使わずに、静的な誘電体準曲面格子を開発する。
我々は、98.4%以上の忠実度を持つ時間領域における光子の識別不可能性を実験的に定量化した。
- 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: Characterizing the indistinguishability of photons is a key task in quantum
photonics, underpinning the tuning and stabilization of the photon sources and
thereby increasing the accuracy of quantum operations. The protocols for
measuring the degree of indistinguishability conventionally require
photon-coincidence measurements at several different time or phase delays,
which is a fundamental bottleneck towards the fast measurements and real-time
monitoring of indistinguishability. Here, we develop a static dielectric
metasurface grating without any reconfigurable elements that enables
single-shot characterization of the indistinguishability between two photons in
multiple degrees of freedom including time, spectrum, spatial modes, and
polarization. Topology optimization is employed to design a silicon metasurface
with polarization independence, high transmission, and high tolerance to
measurement noise. We fabricate the metasurface and experimentally quantify the
indistinguishability of photons in the time domain with fidelity over 98.4%. We
anticipate that the developed framework based on ultrathin metasurfaces can be
further extended for multi-photon states and additional degrees of freedom
associated with spatial modalities.
- Abstract(参考訳): 光子の区別不可能性を特徴づけることは、量子フォトニクスにおいて重要な課題であり、光子源のチューニングと安定化を支え、量子演算の精度を高める。
非識別可能性の程度を測定するためのプロトコルは、従来、複数の異なる時間または位相遅延での光子結合測定を必要としており、これは高速測定と非識別可能性のリアルタイム監視に対する根本的なボトルネックである。
そこで我々は, 時間, スペクトル, 空間モード, 偏光を含む多自由度における2つの光子間の不均一性を単一ショットで評価できるような, 再構成可能な要素を伴わない静的誘電体変成格子を開発した。
トポロジー最適化は、偏光独立性、高い透過性、そして測定ノイズに対する高い耐性を持つシリコン準曲面を設計するために用いられる。
我々はメタサーフェスを作製し、98.4%以上の忠実度で時間領域における光子の識別不能性を実験的に定量化する。
超薄型変成層を基盤としたフレームワークは、多光子状態と空間的モダリティに関連する追加自由度のためにさらに拡張できると予想する。
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