論文の概要: Noise analysis of a quasi-phase-matched quantum frequency converter and higher-order counter-propagating SPDC

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.03845v2
• Date: Sun, 29 Sep 2024 11:10:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-01 21:58:48.492057
• Title: Noise analysis of a quasi-phase-matched quantum frequency converter and higher-order counter-propagating SPDC
• Title（参考訳）: 準位相整合型量子周波数変換器と高次逆伝搬SPDCの雑音解析
• Authors: Felix Mann, Helen M. Chrzanowski, Felipe Gewers, Marlon Placke, Sven Ramelow,
• Abstract要約: 量子周波数変換(QFC)は、将来の量子技術において欠かせない要素である。 大規模なファイバーベースの量子ネットワークでは、QFCがエミッタ、チャネル、メモリ、検出器などの異質なビルディングブロックを相互接続する必要がある。 既存のQFCデバイスの性能は、ポンプ波長が変換波長の間にあるときに発生する寄生音によって著しく制限されることが多い。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Quantum frequency conversion (QFC) will be an indispensable ingredient in future quantum technologies. For example, large-scale fibre-based quantum networks will require QFC to interconnect heterogeneous building blocks like emitters, channels, memories and detectors. The performance of existing QFC devices - typically realised in periodically-poled nonlinear crystals - is often severely limited by parasitic noise that arises when the pump wavelength lies between the inter-converted wavelengths. Here we comprehensively investigate the noise spectrum of a QFC device pumped by a CW 1064 nm laser. The converter was realised as a bulk periodically-poled potassium titanyl phosphate (ppKTP) crystal quasi-phase-matched for conversion between 637 nm and 1587 nm, which was also polished and coated to resonantly enhance the pump field by a factor of 50. While Raman scattering dominates the noise background from 1140 nm to 1330 nm, at larger energy shifts (beyond 60 THz), parasitic spontaneous parametric down-conversion (SPDC) is the strongest noise source. Further, the noise spectrum was contaminated by a regular succession of narrow-band peaks, which we attribute to a heretofore unidentified higher-order counter-propagating SPDC processes - with quasi-phase-matching orders up to 44 evident in our measurements. This work provides a comprehensive overview of the limiting noise sources in QFC devices that use quasi-phase-matched crystals and will prove an invaluable resource in guiding their future development.
• Abstract（参考訳）: 量子周波数変換(QFC)は、将来の量子技術において欠かせない要素である。 例えば、大規模なファイバーベースの量子ネットワークでは、QFCがエミッタ、チャネル、メモリ、検出器などの異質なビルディングブロックを相互接続する必要がある。 既存のQFCデバイスの性能(典型的には周期的にポーリングされた非線形結晶で実現される)は、コンバート波長の間にポンプ波長が存在するときに発生する寄生音によって著しく制限されることが多い。 ここでは、CW 1064 nmレーザーで励起されたQFCデバイスのノイズスペクトルを包括的に調査する。 このコンバータは, 637nmから1587nmの間での変換に適合し, 50倍の周波数でポンプ磁場を共鳴的に高められるように研磨・塗布された, バルク周期成型チタニルリン酸カリウム(ppKTP)結晶準相として実現した。 ラマン散乱は1140nmから1330nmまでのノイズ背景を支配しているが、より大きなエネルギーシフト(60Hzを超える)では、寄生性自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)が最も強いノイズ源である。 さらに、ノイズスペクトルは狭帯域ピークの定期的な連続により汚染され、これは従来未確認の高次逆伝搬SPDCプロセスによるもので、この測定で明らかな準位相整合オーダーは44である。 本研究は、準位相整合結晶を用いたQFCデバイスにおけるノイズ源の制限について概観し、将来の発展を導く上で貴重な資源となることを証明している。

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