論文の概要: Partial-immunity of two-photon correlation against wavefront distortion for spatially entangled photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.09268v2
- Date: Wed, 12 Feb 2025 06:11:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-13 13:44:39.777567
- Title: Partial-immunity of two-photon correlation against wavefront distortion for spatially entangled photons
- Title（参考訳）: 空間交絡光子の波面歪みに対する2光子相関の部分免疫
- Authors: Kiran Bajar, Rounak Chatterjee, Vikas S. Bhat, Sushil Mujumdar,
- Abstract要約: 光子の高次元量子絡み合いは、従来の量子ビット系よりも顕著な技術進歩をもたらす。
しかし、そのような高次元状態は複雑な乱雑な媒体による破壊に弱いため、実用化には重大な課題が生じる。
本稿では,遠距離場における任意の位相歪みに起因する2光子相関のランダム化について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: High-dimensional quantum entanglement in photons offers notable technological advancements over traditional qubit-based systems, including increased information density and enhanced security. However, such high-dimensional states are vulnerable to disruption by complex disordered media, presenting significant challenges in practical applications. Spatially-entangled photons are conventionally generated using a nonlinear crystal via spontaneous parametric down conversion (SPDC). While the effect of disorder on spatially entangled photons in the near field of the crystal is well understood, the impact of disorder in the far field is more complex. In this work, we present a systematic study of the randomization of two-photon correlations caused by arbitrary phase distortions in the far field by breaking it down into odd and even parity components. First, we theoretically show that the two-photon field is only sensitive to the even-parity part of the phase distortion. In follow-up experiments, we employ a deformable mirror to implement random phase distortions, separating the contributions of odd and even parity phases using Zernike polynomials. The experimental results are in agreements with the theoretical predictions. Subsequently, we perform numerical simulations to show that these results extend to stronger degrees of disorder. Our key finding is that, since two-photon correlations are only affected by the even-parity component of phase modulations, the number of independent adaptive optics elements required for optimizing the correlation can be effectively halved, offering a significant practical advantage in managing disorder in quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 光子の高次元量子絡み合いは、情報密度の増大やセキュリティの強化など、従来の量子ビットベースのシステムよりも顕著な技術的進歩をもたらす。
しかし、そのような高次元状態は複雑な乱雑な媒体による破壊に弱いため、実用化には重大な課題が生じる。
従来、自然パラメトリックダウン変換(SPDC)により非線形結晶を用いて空間交絡光子を生成する。
結晶近傍の空間的に絡み合った光子に対する障害の影響はよく理解されているが、遠方界における障害の影響はより複雑である。
本研究では,遠方界における任意の位相歪みに起因する2光子相関のランダム化を,奇数成分とパリティ成分に分解することで系統的に研究する。
まず,2光子場は位相歪みの等間隔部分にのみ敏感であることを示す。
追従実験では、変形可能なミラーを用いてランダム位相歪みを実装し、Zernike多項式を用いて奇相と偶相の寄与を分離する。
実験結果は理論的な予測と一致している。
その後,これらの結果がより強い障害度にまで達することを示す数値シミュレーションを行った。
我々の重要な発見は、2光子相関が位相変調の等パリティ成分にのみ影響されるため、相関の最適化に必要な独立適応光学素子の数を効果的に半減することができ、量子系における障害管理において実質的な優位性をもたらすことである。
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