論文の概要: Characterization of the multimode nature of single-photon sources based on spontaneous parametric down conversion
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10682v1
- Date: Tue, 16 Apr 2024 15:59:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-17 16:14:57.618060
- Title: Characterization of the multimode nature of single-photon sources based on spontaneous parametric down conversion
- Title（参考訳）: 自発パラメトリックダウン変換に基づく単一光子源の多重モード特性のキャラクタリゼーション
- Authors: Emil R. Hellebek, Klaus Mølmer, Anders S. Sørensen,
- Abstract要約: 単一光子源は多くの将来的な量子技術に必要な成分である。
ダウン変換過程のボゴリューボフの正確な処理に基づいて, 完全なマルチモード記述を開発する。
本研究の成果は,量子情報プロトコルの設計の指針となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: Single-photon sources are necessary components for many prospective quantum technologies. One candidate for a single-photon source is spontaneous parametric down conversion combined with a heralding photon detection. The heralded light pulse from such a source, is typically treated as single-mode, this treatment, however, is incomplete. We develop a full multimode description based on the exact Bogoliubov treatment of the down conversion process. We then provide a perturbative and effective treatment, which illustrates the most important physical mechanisms and permits analytical estimates of the success probability and purity of single-photon states under practical heralding conditions, both without relying on the precise detection time of the heralding photon and when accepting photons only in a narrow window around the time of the detection. This permits us to characterize the emitted light under three different assumptions for the pump pulse. For spontaneous parametric down conversion with a very short pump pulse, we find the single-mode description to be accurate, while for longer pump pulses and continuous pumping, a multimode description is necessary. Our findings can be used to guide the design of quantum information protocols based on heralded single-photon sources, as their performance may depend on the multimode nature of the sources.
- Abstract（参考訳）: 単一光子源は多くの将来的な量子技術に必要な成分である。
単一光子源の候補の1つは、自発パラメトリックダウン変換と隠蔽光子検出の組み合わせである。
このような光源から放射される光パルスは、通常は単一モードとして扱われるが、この処理は不完全である。
ダウン変換過程のボゴリューボフの正確な処理に基づいて, 完全なマルチモード記述を開発する。
次に,本研究は,光子の正確な検出時間に依存することなく,かつ検出前後の狭い窓にのみ光子を受容した場合に,最も重要な物理的メカニズムを示し,単一光子の状態の成功確率と純度を解析的に推定することができる摂動的かつ効果的な治療方法を提案する。
これにより、ポンプパルスの3つの異なる仮定の下で発光された光を特徴付けることができる。
超短パルスによる自然パラメトリックダウン変換では、単モード記述が正確であるのに対して、長いポンプパルスと連続ポンプでは多重モード記述が必要である。
本研究の成果は,マルチモード特性に依存した単一光子源に基づく量子情報プロトコルの設計を導くのに有用である。
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