論文の概要: An examination of the extended Hong-Ou-Mandel effect and considerations for experimental detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.04849v1
- Date: Wed, 08 Jan 2025 21:24:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-10 13:58:52.186800
- Title: An examination of the extended Hong-Ou-Mandel effect and considerations for experimental detection
- Title（参考訳）: 拡張Hong-Ou-Mandel効果の検討と実験的検出のための考察
- Authors: Paul M. Alsing, Richard J. Birrittella,
- Abstract要約: 近年の研究では,Hong-Ou-Mandel(HOM)効果の多光子拡張について検討している。
拡張されたHong-Ou-Mandel (eHOM) 効果では、2つの入力ポートからBSの2つの出力ポートへの光子の多重光子散乱は完全に破壊的な干渉を示す。
このことは、そのような基底状態から構築された任意のバイパルタイトフォトニック入力状態に対して深い意味を持つ。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: In recent works we have explored a multi-photon extension of the celebrated two-photon Hong-Ou-Mandel (HOM) effect in which the quantum amplitudes for a two-photon input to a lossless, balanced 50:50 beamsplitter (BS) undergoes complete destructive interference. In the extended Hong-Ou-Mandel (eHOM) effect the multi-photon scattering of photons from the two input ports to the two output ports of the BS for Fock number basis input states (FS) $|n,m\rangle_{12}$ exhibit complete destructive interference pairwise within the quantum amplitudes containing many scattering components, generalizing the two-photon HOM effect. This has profound implications for arbitrary bipartite photonic input states constructed from such basis states: if the input state to one input port of the BS is of odd parity, i.e. constructed from only of odd numbers of photons, then regardless of the input state to the second 50:50 BS port, there will be a central nodal line (CNL) of zeros in the joint output probability distribution along the main diagonal for coincidence detection. The first goal of this present work is to show diagrammatically how the extended HOM effect can be seen as a succession of multi-photon HOM effects when the latter is viewed as a pairwise cancellation of mirror image scattering amplitudes. The second goal of this work is to explore considerations for the experimental realization of the extended Hong-Ou-Mandel effect. We examine the case of a single photon interfering with a coherent state (an idealized laser) on a balanced 50:50 beamsplitter and consider prospects for experimental detection of the output destructive interference by including additional effects such as imperfect detection efficiency, spatio-temporal mode functions, and time delay between the detected output photons.
- Abstract（参考訳）: 最近の研究では、2光子入力の量子振幅が損失のないバランスの取れた50:50ビームスプリッター(BS)に対して完全に破壊的な干渉を受ける、著名な2光子であるHong-Ou-Mandel(HOM)効果の多光子拡張を探索した。
拡張されたHong-Ou-Mandel(eHOM)効果では、フォック数基底入力状態(FS)$|n,m\rangle_{12}$のBSの2つの出力ポートへの2つの入力ポートからの光子の多光子散乱が、多くの散乱成分を含む量子振幅内で完全に破壊的な干渉を示す。
このことは、BSの1つの入力ポートへの入力状態が奇数の光子のみから構成された場合、第2の50:50BSポートへの入力状態によらず、一致検出のために主対角線に沿って零点の中央結節線(CNL)が存在するというような基底状態から構成された任意の二部フォトニック入力状態に対して深い意味を持つ。
本研究の第一の目的は、鏡像散乱振幅の対のキャンセルと見なされる場合、拡張HOM効果が多光子HOM効果の連続としてどのように見えるかを図式的に示すことである。
この研究の第2の目的は、拡張された香港・ウー・マンデル効果の実験的実現に向けた考察である。
我々は、バランスの取れた50:50ビームスプリッタ上にコヒーレント状態(理想レーザー)を干渉する単一光子の場合について検討し、不完全検出効率、時空間モード関数、検出された出力光子間の時間遅延などの追加効果を含め、出力破壊干渉を実験的に検出する可能性を検討する。
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