論文の概要: Generation of multi-photon Fock states at telecommunication wavelength using picosecond pulsed light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.06567v2
- Date: Tue, 14 May 2024 00:27:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-15 18:12:57.031597
- Title: Generation of multi-photon Fock states at telecommunication wavelength using picosecond pulsed light
- Title（参考訳）: ピコ秒パルス光を用いた遠隔通信における多光子フォック状態の生成
- Authors: Tatsuki Sonoyama, Kazuma Takahashi, Tomoki Sano, Takumi Suzuki, Takefumi Nomura, Masahiro Yabuno, Shigehito Miki, Hirotaka Terai, Kan Takase, Warit Asavanant, Mamoru Endo, Akira Furusawa,
- Abstract要約: 本稿では、ウィグナー負性Cバンドにおけるピコ秒パルス多重光子フォック状態(単光子状態と2光子状態)の第1世代について報告する。
我々の装置は、通信波長の超高速量子情報処理のための高速光量子状態発生器のプロトタイプとして機能することが期待されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multi-photon Fock states have diverse applications such as optical quantum information processing. For the implementation of quantum information processing, it is desirable that Fock states be generated within the telecommunication wavelength band, particularly in the C-band (1530-1565 nm). This is because mature optical communication technologies can be leveraged for the transmission, manipulation, and detection. Additionally, to achieve high-speed quantum information processing, it is desirable for Fock states to be generated in short optical pulses, as this allows embedding lots of information in the time domain. In this paper, we report the first generation of picosecond pulsed multi-photon Fock states (single-photon and two-photon states) in the C-band with Wigner negativities, which are verified by pulsed homodyne tomography. In our experimental setup, we utilize a single-pixel superconducting nanostrip photon-number-resolving detector (SNSPD), which is expected to facilitate the high-rate generation of various quantum states. This capability stems from the high temporal resolution of SNSPDs (50 ps in our case) allowing us to increase the repetition frequency of pulsed light from the conventional MHz range to the GHz range, although in this experiment the repetition frequency is limited to 10 MHz due to the bandwidth of the homodyne detector. Consequently, our experimental setup is anticipated to serve as a prototype of a high-speed optical quantum state generator for ultrafast quantum information processing at telecommunication wavelength.
- Abstract（参考訳）: 多光子フォック状態は、光学量子情報処理のような様々な応用を持つ。
量子情報処理の実装には、特にCバンド(1530-1565nm)において、通信波長帯内でフォック状態が生成されることが望ましい。
これは、成熟した光通信技術が伝送、操作、検出に利用できるためである。
さらに、高速な量子情報処理を実現するためには、フォック状態が短い光パルスで生成されることが望ましい。
本稿では,Wigner Negativities を持つCバンドにおけるピコ秒パルス多重光子フォック状態(単光子および2光子状態)の第1世代を報告し,パルスホモダインのトモグラフィーにより検証した。
実験装置では, 高温超伝導ナノストリップ光子数分解検出器(SNSPD)を用いて, 様々な量子状態の高速生成が期待できる。
この機能は、従来のMHz帯からGHz帯までのパルス光の繰り返し周波数を増大させることができるSNSPD(50ps)の高時間分解能に起因するが、この実験では、ホモダインの検出器の帯域幅により、繰り返し周波数は10MHzに制限される。
その結果,我々の実験装置は,通信波長の超高速量子情報処理のための高速光量子状態発生器のプロトタイプとして機能することが期待されている。
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