論文の概要: Intensity product-based optical sensing to beat the diffraction limit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.13029v1
• Date: Tue, 19 Mar 2024 03:42:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-21 20:59:01.730234
• Title: Intensity product-based optical sensing to beat the diffraction limit
• Title（参考訳）: 回折限界に打ち勝つインテンシティ製品に基づく光センシング
• Authors: Byoung S. Ham,
• Abstract要約: 古典的に定義された光学位相感度は、ショットノイズ限界(SNL)または標準量子限界として知られている。 しかし、光学干渉計では、Nプローブ光子が検出プロセスで解決されない限り、位相分解能はN=1のケースに留まる。 標準干渉計におけるSNLを実現するために, 強度製品に基づく光センシングのための投影型計測法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classically defined optical phase sensitivity is known as the shot-noise limit (SNL) or standard quantum limit originating in the uncertainty principle of quantum mechanics. Based on SNL, the phase resolution (sensitivity) is inversely proportional to the square root N, where N is the number of interfering photons or individually measured events. Thus, using a high-power laser is advantageous due to the square root N gain in the signal-to-noise ratio. In an optical interferometer, however, the phase resolution remains in the N=1 case unless N probe photons are resolved in a detection process, resulting in the diffraction limit of classical optics. Here, a projective measurement is proposed for intensity product-based optical sensing to realize SNL in a typical interferometer commonly used for high-precision metrology. For this, one of the output ports of the interferometer is evenly divided into N ports and measured them for mth-intensity correlations (m is less than or equal to N), where the maximum N is given by the total number of photons of the input laser. The maximum temporal delay among N photons is constrained by the spectral bandwidth of the laser, which is the same as the effective coherence time of the photon ensemble used for coincidence detection-based quantum sensing.
• Abstract（参考訳）: 古典的に定義された光学位相感度は、ショットノイズ限界(SNL)または量子力学の不確実性原理に由来する標準量子極限として知られている。 SNLに基づいて、位相分解能(感度)は正方根Nに逆比例する。 これにより、信号対雑音比の平方根Nゲインにより、高出力レーザーの使用が有利となる。 しかし、光学干渉計では、Nプローブ光子が検出過程で解決されない限り、位相分解能はN=1の場合に留まり、古典光学の回折限界が生じる。 そこで本研究では, SNL を実現するために, 高精細度製品を用いた光センシングのための投影型計測法を提案する。 このため、干渉計の出力ポートの1つをNポートに均等に分割し、入力レーザの光子の総数によって最大Nが与えられるm度強度相関(mはN以下)について測定する。 N光子の最大時間遅延はレーザーのスペクトル帯域によって制限され、これは偶然検出に基づく量子センシングに使用される光子アンサンブルの有効コヒーレンス時間と同じである。

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