論文の概要: Biphoton State Reconstruction via Phase Retrieval Methods

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.06905v1
• Date: Mon, 11 Mar 2024 16:56:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-12 18:06:27.987242
• Title: Biphoton State Reconstruction via Phase Retrieval Methods
• Title（参考訳）: 位相検索法によるbiphoton状態再構成
• Authors: Nazanin Dehghan, Alessio D'Errico, Francesco Di Colandrea, Ebrahim Karimi
• Abstract要約: 自発パラメトリックダウン変換によって生じる双光子の空間構造を推測する方法を示す。 2階相関の空間分解解析により、ポンプのモジュラーを分離し、2光子状態への位相整合寄与を得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The complete measurement of the quantum state of two correlated photons requires reconstructing the amplitude and phase of the biphoton wavefunction. We show how, by means of spatially resolved single photon detection, one can infer the spatial structure of bi-photons generated by spontaneous parametric down conversion. In particular, a spatially resolved analysis of the second-order correlations allows us to isolate the moduli of the pump and phasematching contributions to the two-photon states. When carrying this analysis on different propagation planes, the free space propagation of pump and phasematching is observed. This result allows, in principle, to gain enough information to reconstruct also the phase of pump and phasematching, and thus the full biphoton wavefunction. We show this in different examples where the pump is shaped as a superposition of orbital angular momentum modes or as a smooth amplitude with a phase structure with no singularities. The corresponding phase structure is retrieved employing maximum likelihood or genetic algorithms. These findings have potential applications in fast, efficient quantum state characterisation that does not require any control over the source.
• Abstract（参考訳）: 2つの相関光子の量子状態の完全な測定には、バイフォトン波動関数の振幅と位相の再構成が必要である。 空間分解された単一光子検出により、自発的なパラメトリックダウン変換によって生成された双光子の空間構造を推測できることを示す。 特に, 2次相関の空間分解解析によりポンプのモジュラーを分離し, 2光子状態への位相整合寄与を明らかにした。 異なる伝搬平面上でこの解析を行う場合、ポンプの自由空間伝播と位相整合が観察される。 この結果、ポンプと位相マッチングの位相を再構築するのに十分な情報を得ることができ、したがって全二光子の波動関数が得られる。 これは、ポンプが軌道角運動量モードの重ね合わせとして、あるいは特異性のない位相構造を持つ滑らかな振幅として形成される異なる例で示される。 対応する位相構造は、最大確率または遺伝的アルゴリズムを用いて検索される。 これらの発見は、ソースの制御を必要としない高速で効率的な量子状態のキャラクタリゼーションに潜在的応用をもたらす。

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