論文の概要: Interference between distinguishable photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09785v1
• Date: Thu, 16 May 2024 03:08:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-17 15:30:35.787226
• Title: Interference between distinguishable photons
• Title（参考訳）: 識別可能な光子間の干渉
• Authors: Manman Wang, Yanfeng Li, Hanqing Liu, Haiqiao Ni, Zhichuan Niu, Chengyong Hu,
• Abstract要約: 2光子干渉(TPI)は、フォトニック量子技術の中心にある。 識別可能な光子間でのTPIの最初の実演を報告し、その周波数分離は線幅の最大104ドルである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8185734013196138
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Two-photon interference (TPI) lies at the heart of photonic quantum technologies. TPI is generally regarded as quantum interference stemming from the indistinguishability of identical photons, hence a common intuition prevails that TPI would disappear if photons are distinguishable. Here we disprove this perspective and uncover the essence of TPI. We report the first demonstration of TPI between distinguishable photons with their frequency separation up to $10^4$ times larger than their linewidths. We perform time-resolved TPI between an independent laser and single photons with ultralong coherence time ($>10\ \mu$s). We observe a maximum TPI visibility of $72\%\pm 2\%$ well above the $50\%$ classical limit indicating the quantum feature, and simultaneously a broad visibility background and a classical beat visibility of less than $50\%$ reflecting the classical feature. These visibilities are independent of the photon frequency separation and show no difference between distinguishable and indistinguishable photons. Based on a general wave superposition model, we derive the cross-correlation functions which fully reproduce and explain the experiments. Our results reveal that TPI as the fourth-order interference arises from the second-order interference of two photons within the mutual coherence time and TPI is not linked to the photon indistinguishability. This work provides new insights into the nature of TPI with great implications in both quantum optics and photonic quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 2光子干渉(TPI)は、フォトニック量子技術の中心にある。 TPIは一般的に、同一の光子の区別不可能から生じる量子干渉と見なされるので、光子が識別可能であれば、TPIは消滅する、という共通の直観が一般的である。 ここでは、この視点を否定し、TPIの本質を明らかにする。 識別可能な光子間でのTPIの最初の実演を報告し、その周波数分離は線幅の最大10^4$である。 超長いコヒーレンス時間(>10\ \mu$s)を持つ独立レーザーと単一光子の間で時間分解型TPIを行う。 我々は、量子的特徴を示す古典的制限の50\%よりはるかに高い72\%\pm 2\%の最大TPI可視性と、古典的特徴を反映する50\%以下の古典的ビート視認性とを同時に観察する。 これらの振動は光子周波数分離とは独立であり、区別不可能な光子と区別不能な光子の差は示さない。 一般的な波動重畳モデルに基づいて、実験を完全再現し説明する相互相関関数を導出する。 その結果,TPIは相互コヒーレンス時間内における2次の2つの光子の干渉から発生し,TPIは光子の識別不能と関係がないことがわかった。 この研究は、量子光学とフォトニック量子技術の両方において大きな意味を持つTPIの性質に関する新たな洞察を提供する。

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