論文の概要: Pulse characterization at the single-photon level through chronocyclic $Q$-function measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.12306v1
- Date: Thu, 22 Aug 2024 11:30:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-23 14:13:32.021305
- Title: Pulse characterization at the single-photon level through chronocyclic $Q$-function measurements
- Title（参考訳）: クロノサイクリック$Q$関数測定による単一光子レベルのパルス特性評価
- Authors: Abhinandan Bhattacharjee, Patrick Folge, Laura Serino, Jaroslav Řeháček, Zdeněk Hradil, Christine Silberhorn, Benjamin Brecht,
- Abstract要約: 本稿では, 単光子レベルの光パルスの複素スペクトル振幅を, クロノサイクリック$Q-$関数の測定により求める。
本手法は, 二次位相空間と時間周波数位相空間の類似性を利用して, 量子状態トモグラフィーからインスピレーションを得る。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.193021519015704
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The characterization of the complex spectral amplitude that is, the spectrum and spectral phase, of single-photon-level light fields is a crucial capability for modern photonic quantum technologies. Since established pulse characterisation techniques are not applicable at low intensities, alternative approaches are required. Here, we demonstrate the retrieval of the complex spectral amplitude of single-photon-level light pulses through measuring their chronocyclic $Q-$function. Our approach draws inspiration from quantum state tomography by exploiting the analogy between quadrature phase space and time-frequency phase space. In the experiment, we perform time-frequency projections with a quantum pulse gate, which directly yield the chronocyclic $Q-$function. We evaluate the data with maximum likelihood estimation, which is the established technique for quantum state tomography. This yields not only an unambigious estimate of the complex spectral amplitude of the state under test that does not require any \textit{a priori} information, but also allows for, in principle, estimating the spectral-temporal coherence properties of the state. Our method accurately recovers features such as jumps in the spectral phase and is resistant against regions with zero spectral intensity, which makes it immediately beneficial also for classical pulse characterization problems.
- Abstract（参考訳）: 単一光子レベルの光のスペクトルとスペクトルの位相という複雑なスペクトル振幅の特性は、現代のフォトニック量子技術にとって重要な能力である。
確立されたパルスキャラクタリゼーション技術は低強度では適用できないため、代替手法が必要である。
ここでは, 単光子レベルの光パルスの複素スペクトル振幅を, クロノサイクリック$Q-$関数の測定により求める。
本手法は, 二次位相空間と時間周波数位相空間の類似性を利用して, 量子状態トモグラフィーからインスピレーションを得る。
実験では,量子パルスゲートを用いて時間周波数投影を行い,クロノサイクリック$Q-$関数を直接生成する。
量子状態トモグラフィーの確立した手法である最大推定値を用いてデータを評価する。
このことは、テスト中の状態の複素スペクトル振幅の曖昧な推定であるだけでなく、原理的には、状態のスペクトル-時間的コヒーレンス特性を推定することができる。
本手法は, スペクトル位相におけるジャンプなどの特徴を正確に回復し, スペクトル強度ゼロの領域に対して耐性を持つので, パルス特性の古典的問題にも即座に有用である。
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