論文の概要: Low-noise quantum frequency conversion with cavity enhancement of converted mode
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.05408v1
- Date: Mon, 9 Sep 2024 08:09:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-10 15:20:29.182554
- Title: Low-noise quantum frequency conversion with cavity enhancement of converted mode
- Title（参考訳）: 変換モードの共振器拡張による低雑音量子周波数変換
- Authors: Shoichi Murakami, Toshiki Kobayashi, Shigehito Miki, Hirotaka Terai, Tsuyoshi Kodama, Tsuneaki Sawaya, Akihiko Ohtomo, Hideki Shimoi, Takashi Yamamoto, Rikizo Ikuta,
- Abstract要約: 量子周波数変換(QFC)は、量子状態を保持しながら光子の周波数を変換する。
QFCに使用される強いポンプ光によって生成されるノイズ光子は、周波数変換された光子を汚染し、QFC後に光子の量子特性の品質を低下させる。
本研究では,変換モードのみに共振器構造を統合する小型QFCデバイスを実装した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum frequency conversion (QFC) which converts the frequencies of photons while preserving the quantum state is an essential technology for realizing the quantum internet and quantum interconnect. For the QFC based on the frequency downconversion from visible to the telecom wavelengths around 1500 nm, it is widely known that noise photons produced by the strong pump light used for QFC contaminate the frequency-converted photon, which degrades the quality of the quantum property of the photon after QFC. In conventional QFC experiments, noise photons are removed using external narrowband frequency filter systems. In contrast, in this study, we implement a compact QFC device integrating the cavity structure only for the converted mode. While the cavity structure can enhance not only the desired QFC efficiency but also the noise photon generation rate, we show that the cavity-enhanced QFC followed by a relatively wide bandpass filter achieves the signal-to-noise ratio comparable to the QFCs with external narrowband filters. We experimentally demonstrate the cavity-enhanced QFC using a single photon at 780 nm to 1540 nm, in which the non-classical photon statistics is clearly observed after QFC.
- Abstract（参考訳）: 量子状態を維持しながら光子の周波数を変換する量子周波数変換(QFC)は、量子インターネットと量子相互接続を実現するための重要な技術である。
可視光から1500nmの波長への周波数変換に基づくQFCでは、QFCに使用される強いポンプ光によって生成されるノイズ光子が周波数変換された光子を汚染し、QFC後の光子の量子特性を劣化させることが広く知られている。
従来のQFC実験では、ノイズ光子は外部の狭帯域周波数フィルタシステムを用いて除去される。
一方,本研究では,変換モードのみに共振器構造を組み込んだ小型QFCデバイスを実装した。
共振器構造は所望のQFC効率だけでなくノイズ光子生成率も向上するが,共振器強化QFCと比較的広い帯域通過フィルタは,外部狭帯域フィルタのQFCに匹敵する信号対雑音比を実現する。
実験では, 単一光子を780 nmから1540 nmで測定し, 非古典的な光子統計をQFC後に明らかにした。
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