論文の概要: Quantum Imaging Using Spatially Entangled Photon Pairs from a Nonlinear Metasurface
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.02903v1
- Date: Tue, 6 Aug 2024 02:25:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-07 15:09:28.211912
- Title: Quantum Imaging Using Spatially Entangled Photon Pairs from a Nonlinear Metasurface
- Title（参考訳）: 非線形表面からの空間的絡み合った光子対を用いた量子イメージング
- Authors: Jinyong Ma, Jinliang Ren, Jihua Zhang, Jiajun Meng, Caitlin McManus-Barrett, Kenneth B. Crozier, Andrey A. Sukhorukov,
- Abstract要約: サブ波長の厚さを持つ 準曲面は 最近 エンタングルド光子対の 強化と 調整が可能な生成のための 汎用プラットフォームとして確立されました
ここでは、赤外波長における量子イメージングのための非線形準曲面のユニークな利点と実用可能性を示す。
我々は,信号経路内の1次元検出器アレイとバケット検出器のみを用いて2次元物体の像を再構成し,ポンプ波長における光子偶然の依存関係を記録する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4188114563181615
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nonlinear metasurfaces with subwavelength thickness were recently established as versatile platforms for the enhanced and tailorable generation of entangled photon pairs. The small dimensions and inherent stability of integrated metasurface sources are attractive for free-space applications in quantum communications, sensing, and imaging, yet this remarkable potential remained unexplored. Here, we formulate and experimentally demonstrate the unique benefits and practical potential of nonlinear metasurfaces for quantum imaging at infrared wavelengths, facilitating an efficient protocol combining ghost and all-optical scanning imaging. The metasurface incorporates a subwavelength-scale silica metagrating on a lithium niobate thin film. Its distinguishing feature is the capability to all-optically scan the photon emission angle in the direction across the grating simply by tuning the pump beam wavelength. Simultaneously, the photon emission is broad and anti-correlated along the grating direction, allowing for ghost imaging. Thereby, we reconstruct the images of 2D objects using just a 1D detector array in the idler path and a bucket detector in the signal path, by recording the dependencies of photon coincidences on the pump wavelength. Our results reveal new possibilities for quantum imaging with ultra-large field of view and improved imaging resolution as compared to photon pairs from conventional bulky crystals. The demonstrated concept can be extended to multi-wavelength operation and other applications such as quantum object tracking, paving the way for advancements in quantum technologies using ultra-compact nanostructured metasurfaces.
- Abstract（参考訳）: 近年, 波長以下の厚さを持つ非線形準曲面が, 絡み合った光子対の強化および調整可能な生成のための多目的プラットフォームとして確立されている。
集積準曲面源の小さな次元と固有の安定性は、量子通信、センシング、イメージングにおける自由空間の応用には魅力的であるが、この顕著なポテンシャルは未解明のままである。
ここでは、赤外波長における量子イメージングのための非線形準曲面の特異な利点と実用的可能性を定式化し、実験により示し、ゴーストと全光走査イメージングを併用した効率的なプロトコルを創出する。
メタサイトは、ニオブ酸リチウム薄膜上に転移するサブ波長スケールシリカを包含する。
その特徴は、ポンプビームの波長を調整するだけで、格子を横切る方向の光子放射角を全光学的にスキャンする能力である。
同時に、光子の放出は広く、格子方向に沿って反相関しており、ゴーストイメージングを可能にしている。
これにより,信号経路内の1次元検出器アレイとバケット検出器のみを用いて2次元物体の像を再構成し,ポンプ波長における光子偶然の依存性を記録する。
その結果, 従来のバルク結晶の光子対と比較して, 超広視野での量子イメージングの新たな可能性を明らかにし, 画像分解能の向上を図った。
実証された概念は、マルチ波長演算や量子オブジェクト追跡などの応用にまで拡張することができ、超コンパクトナノ構造メタ曲面を用いた量子技術の進歩への道を開くことができる。
関連論文リスト
- Tunable generation of spatial entanglement in nonlinear waveguide arrays [0.0]
AlGaAs非線形導波路アレイのパラメトリックダウンコンバージョンに基づく空間交絡光子対
我々は、出力量子状態を設計し、様々な種類の空間相関を実装するためにダブルポンプ構成を用いる。
この実験は室温とテレコム波長で行われ、連続的に結合されたシステムのポテンシャルを示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-13T20:55:54Z) - Super-resolved snapshot hyperspectral imaging of solid-state quantum
emitters for high-throughput integrated quantum technologies [2.369149909203103]
このような長年の課題に対処するために、量子光学におけるハイパースペクトルイメージングの概念を初めて導入する。
抽出した量子ドット位置と発光波長により、表面発光型量子光源と面内フォトニック回路を決定的に製造することができる。
我々の研究は、統合量子フォトニクス技術の展望を変えることが期待されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-05T11:51:22Z) - Photon pair generation from lithium niobate metasurface with tunable
spatial entanglement [0.0]
空間的絡み合いを持つ2光子状態は、量子力学の基本法則をテストするための必須資源である。
ここでは, 極薄非線形リチウムニオブ酸リチウム準曲面が空間的に絡み合った光子対を生成し, 均一に調整できると予測する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-31T03:58:24Z) - High-dimensional quantum correlation measurements with an adaptively
gated hybrid single-photon camera [58.720142291102135]
本研究では,高空間分解能センサと高時間分解能検出器を組み合わせた適応ゲート型ハイブリッド高分解能カメラ(HIC)を提案する。
空間分解能は9メガピクセル近く、時間分解能はナノ秒に近いため、このシステムは以前は実現不可能だった量子光学実験の実現を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-25T16:59:27Z) - On-chip quantum information processing with distinguishable photons [55.41644538483948]
多光子干渉は光量子技術の中心にある。
そこで本研究では,共振器型集積光子源に必要なスケールで変形した光子を干渉させるのに十分な時間分解能で検出を実装できることを実験的に実証した。
ボソンサンプリング実験において,非イデアル光子の時間分解検出がエンタングル操作の忠実度を向上し,計算複雑性の低減を図ることができることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-14T18:16:49Z) - Ultra-long photonic quantum walks via spin-orbit metasurfaces [52.77024349608834]
数百光モードの超長光子量子ウォークについて報告する。
このセットアップでは、最先端の実験をはるかに超えて、最大320の離散的なステップで量子ウォークを設計しました。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-28T19:37:08Z) - Topologically Protecting Squeezed Light on a Photonic Chip [58.71663911863411]
集積フォトニクスは、導波路内部に厳密に光を閉じ込めることで非線形性を高めるエレガントな方法を提供する。
シリカチップに励起光を発生させることができる自発4波混合のトポロジカルに保護された非線形過程を実験的に実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-14T13:39:46Z) - Efficient Generation of Subnatural-Linewidth Biphotons by Controlled
Quantum Interference [0.9877468274612591]
狭い帯域幅と長い時間長の双光子は、長距離量子通信において重要な役割を果たす。
2成分双光子波動関数を演算することにより、サブMHz状態におけるサブ自然な線幅を持つ双光子を実演する。
我々の研究は、LDQCとLOQCのための量子リピータと大規模クラスタ状態を実現するための潜在的な応用を持っている。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-09T02:39:50Z) - Hyperentanglement in structured quantum light [50.591267188664666]
光の自由度が1つ以上の高次元量子系の絡み合いは、情報容量を増大させ、新しい量子プロトコルを可能にする。
本稿では、時間周波数およびベクトル渦構造モードで符号化された高次元・耐雑音性ハイパーエンタングル状態の関数的情報源を示す。
我々は2光子干渉と量子状態トモグラフィーによって特徴付けるテレコム波長で高い絡み合った光子対を生成し、ほぼ均一な振動と忠実さを達成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-02T18:00:04Z) - Quantum metamaterial for nondestructive microwave photon counting [52.77024349608834]
弱い非線形メタマテリアルに基づいてマイクロ波領域で動作する単一光子検出器の設計を提案する。
単光子検出の忠実度はメタマテリアルの長さとともに増加し,実験的に現実的な長さで接近することを示す。
光領域で動作する従来の光子検出器とは対照的に、光子検出により光子を破壊せず、光子波束を最小限に乱す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-13T18:00:03Z) - On-chip deterministic operation of quantum dots in dual-mode waveguides
for a plug-and-play single-photon source [0.0]
コヒーレント単一光子の決定論的源は量子情報処理の可能な装置である。
導波路を介してQDを決定論的に励起できる新しいナノフォトニックデバイスを提案する。
高純度を同時に達成するコヒーレント単一光子源を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-29T08:09:53Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。