論文の概要: Quantum plasmonic sensing by Hong-Ou-Mandel interferometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10994v2
- Date: Tue, 23 Apr 2024 15:45:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-24 18:36:58.254582
- Title: Quantum plasmonic sensing by Hong-Ou-Mandel interferometry
- Title（参考訳）: ホン・オ・マンデル干渉計による量子プラズモニックセンシング
- Authors: Seungjin Yoon, Yu Sung Choi, Mark Tame, Jae Woong Yoon, Sergey V. Polyakov, Changhyoup Lee,
- Abstract要約: 二重Kretschmann構成からなるプラズモンビームスプリッターは、フラストレーションされた全内部反射ビームスプリッターとして機能する。
そこで本研究では,Hong-Ou-Mandel (HOM) 干渉計を用いた量子プラズモニックセンサを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0879626117219674
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a quantum plasmonic sensor using Hong-Ou-Mandel (HOM) interferometry that measures the refractive index of an analyte, embedded in a plasmonic beam splitter composed of a dual-Kretschmann configuration, which serves as a frustrated total internal reflection beamsplitter. The sensing performance of the HOM interferometry, combined with single-photon detectors, is evaluated through Fisher information for estimation of the refractive index of the analyte. This is subsequently compared with the classical benchmark that considers the injection of a coherent state of light into the plasmonic beamsplitter. By varying the wavelength of the single photons and the refractive index of the analyte, we identify a wide range where a 50 % quantum enhancement is achieved and discuss the observed behaviors in comparison with the classical benchmark. We expect this study to provide a useful insight into the advancement of quantum-enhanced sensing technologies, with direct implications for a wide range of nanophotonic beamsplitter structures.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 2重クレッツマン構成からなるプラズモンビームスプリッタに埋め込まれ, 分析液の屈折率を計測するHong-Ou-Mandel (HOM) 干渉計を用いて, フラストレーションされた全内部反射ビームスプリッタとして機能する量子プラズモンセンサを提案する。
単一光子検出器と組み合わせたHOM干渉計のセンシング性能をフィッシャー情報を用いて評価し, 分析液の屈折率を推定した。
これはその後、プラズモンビームスプリッターへの光のコヒーレントな状態の注入を考える古典的なベンチマークと比較される。
単一光子の波長と分析体の屈折率を変化させることで、50%の量子増強が達成される範囲を特定し、古典的なベンチマークと比較して観察された挙動について議論する。
本研究は、広範囲のナノフォトニックビームスプリッター構造に直接的な意味を持たせるために、量子強化センシング技術の進歩に関する有用な知見を提供することを期待する。
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