論文の概要: Wavepacket interference of two photons through a beam splitter: from temporal entanglement to wavepacket shaping
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.04432v3
- Date: Mon, 26 Aug 2024 12:01:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-28 00:06:22.122817
- Title: Wavepacket interference of two photons through a beam splitter: from temporal entanglement to wavepacket shaping
- Title（参考訳）: ビームスプリッタによる2光子のウェーブパレット干渉--テンポラルエンタングルメントからウェーブパレット整形まで-
- Authors: Zhaohua Tian, Qi Liu, Yu Tian, Ying Gu,
- Abstract要約: ビームスプリッタ(BS)による時間形状の異なる2つの光子の干渉を解析的に研究する。
最大モードの絡み合いは50/50のBS構成で実現できる。
干渉に基づく光子の時間的絡み合いと形作りは、大規模光量子ネットワークにおける形状ミスマッチ問題を解くことができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.617743368174093
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum interferences based on beam splitting are widely used for entanglement. However, the quantitative measurement of the entanglement in terms of temporal modes and wavepacket shaping facilitated by this entanglement remain unexplored. Here we analytically study the interference of two photons with different temporal shapes through a beam splitter (BS), then propose its application in temporal entanglement and shaping of photons. The temporal entanglement described by Von Neumann entropy is determined by the splitting ratio of BS and temporal indistinguishability of input photons. We found that maximum mode entanglement can be achieved with a 50/50 BS configuration, enabling the generation of a Bell state encoded in temporal modes, independent of the exact form of the input photons. Then, detecting one of the entangled photons at a specific time enables the probabilistic shaping of the other photon. This process can shape the exponentially decaying (ED) wavepacket into the ED sine shapes, which can be further shaped into Gaussian shapes with fidelity exceeding 99\%. The temporal entanglement and shaping of photons based on interference may solve the shape mismatch issues in large-scale optical quantum networks.
- Abstract（参考訳）: ビーム分割に基づく量子干渉は、絡み合いに広く用いられている。
しかし、この絡み合いによって促進される時間的モードとウェーブパレット形状の観点からの絡み合いの定量的測定は未解明のままである。
ここでは、ビームスプリッタ(BS)を介して異なる時間的形状を持つ2つの光子の干渉を分析し、その時間的絡み合いと光子の形状形成への応用を提案する。
フォン・ノイマンエントロピーにより記述された時間的絡み合いは、BSの分裂比と入力光子の時間的不明瞭さによって決定される。
入力光子の正確な形状によらず,時間モードで符号化されたベル状態の生成を可能にするため,50/50BS構成で最大モード絡みを実現できることがわかった。
そして、特定のタイミングで絡み合った光子の一方を検出することにより、他方の光子の確率的形成を可能にする。
このプロセスは指数関数的に崩壊する(ED)波束をED正弦形に形成することができ、さらに99\%を超える忠実度を持つガウス形状にすることができる。
干渉に基づく光子の時間的絡み合いと形作りは、大規模光量子ネットワークにおける形状ミスマッチ問題を解くことができる。
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