論文の概要: N-Way Frequency Beamsplitter for Quantum Photonics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.02453v1
• Date: Fri, 3 May 2024 19:36:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-07 19:50:15.893232
• Title: N-Way Frequency Beamsplitter for Quantum Photonics
• Title（参考訳）: 量子フォトニクスのためのN-Way周波数ビームスプリッタ
• Authors: Richard Oliver, Miri Blau, Chaitali Joshi, Xingchen Ji, Ricardo Gutierrez-Jauregui, Ana Asenjo-Garcia, Michal Lipson, Alexander L. Gaeta,
• Abstract要約: N光周波数モード間の同時全連結合を実現する手法を提案する。 我々はこのスキームの量子的性質を3方向多重光子干渉を実証することによって実験的に検証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.82692226532414
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Optical networks are the leading platform for the transfer of information due to their low loss and ability to scale to many information channels using optical frequency modes. To fully leverage the quantum properties of light in this platform, it is desired to manipulate higher-dimensional superpositions by orchestrating linear, beamsplitter-type interactions between several channels simultaneously. We propose a method of achieving simultaneous, all-to-all coupling between N optical frequency modes via N-way Bragg-scattering four-wave mixing. By exploiting the frequency degree of freedom, additional modes can be multiplexed in an interaction medium of fixed volume and loss, avoiding the introduction of excess noise. We generalize the theory of the frequency-encoded two-mode interaction to N modes under this four-wave mixing approach and experimentally verify the quantum nature of this scheme by demonstrating three-way multiphoton interference. The two input photons are shared among three frequency modes and display interference differing from that of two classical (coherent-state) inputs. These results show the potential of our approach for the scalability of photonic quantum information processing to general N-mode systems in the frequency domain.
• Abstract（参考訳）: 光ネットワークは、低損失と光周波数モードを用いて多くの情報チャネルに拡張できるため、情報転送の先駆けとなるプラットフォームである。 このプラットフォームにおける光の量子的性質を完全に活用するために、複数のチャネル間の線形ビームスプリッター型相互作用を同時にオーケストレーションすることにより、高次元の重ね合わせを操作することが望まれる。 N-way Bragg-scattering four-wave mix によるN光周波数モードの同時全結合を実現する手法を提案する。 周波数自由度を利用することにより、付加モードを一定体積と損失の相互作用媒体に多重化することができ、余剰ノイズの発生を避けることができる。 この4波混合手法により、Nモードに対する周波数符号化2モード相互作用の理論を一般化し、3方向多重光子干渉を実証することにより、このスキームの量子的性質を実験的に検証する。 2つの入力光子は3つの周波数モードで共有され、2つの古典的(コヒーレントな状態)入力とは異なる表示干渉を示す。 これらの結果は、周波数領域における一般的なNモードシステムに対するフォトニック量子情報処理のスケーラビリティに対する我々のアプローチの可能性を示している。

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