論文の概要: Interferometry with few photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.13157v1
• Date: Tue, 20 Feb 2024 17:21:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-21 14:18:43.881747
• Title: Interferometry with few photons
• Title（参考訳）: 光子が少ない干渉計
• Authors: Q. Pears Stefano, A. G. Magnoni, D. Rodrigues, J. Tiffenberg, and C. Iemmi
• Abstract要約: 平均照明強度の異なる点回折干渉計を用いて、異なる波面を実験的に再構成する。 興味のある2つの場合、d = 6 の均一位相領域からなる空間キュート符号化フェーズと、より一般的な連続位相により、読み出しノイズの低減は、再構成の質を明らかに向上させる。
• 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: Optical phase determination is an important and established tool in diverse fields such as astronomy, biology, or quantum optics. There is increasing interest in using a lower number of total photons. However, different noise sources, such as electronic readout noise in the detector, and shot noise, hamper the phase estimation in regimes of very low illumination. Here we report a study on how the quality of phase determination is affected by these two sources of noise. To that end, we experimentally reconstruct different wavefronts by means of a point diffraction interferometer for different mean intensities of illumination, up to $15\ \mathrm{phot/px}$. Our interferometer features a Skipper-CCD sensor, which allows us to reduce the readout noise arbitrarily, thus enabling us to separate the effect of these two sources of noise. For two cases of interest: a spatial qudit encoding phase, consisting of d = 6 uniform phase regions, and a more general continuous phase, we see that reducing the readout noise leads to a clear improvement in the quality of reconstruction. This can be explained by a simple noise model that allows us to predict the expected fidelity of reconstruction and shows excellent agreement with the measurements.
• Abstract（参考訳）: 光位相決定は天文学、生物学、量子光学などの様々な分野において重要かつ確立されたツールである。 全体の光子数を減らすことへの関心が高まっている。 しかし、検出器内の電子的読み出しノイズやショットノイズなどの異なるノイズ源は、非常に低い照明条件下での位相推定を妨げている。 本稿では,これら2つのノイズ源による位相決定の質への影響について報告する。 そこで我々は, 点回折干渉計を用いて, 平均照明強度を最大15\ \mathrm{phot/px}$まで変化させる実験を行った。 干渉計はSkipper-CCDセンサを備えており、読み出しノイズを任意に低減し、この2つのノイズ源の効果を分離することができる。 d = 6 の均一な位相領域からなる空間qudit符号化位相と、より一般的な連続位相の2つの場合において、読み出しノイズの低減は、復元の質が明らかに向上することを示している。 これは単純なノイズモデルで説明でき、予測された復元の忠実度を予測でき、測定値との良好な一致を示すことができる。

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