論文の概要: Observation of Subnatural-Linewidth Biphotons In a Two-Level Atomic Ensemble

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.11908v1
• Date: Tue, 21 Jan 2025 06:00:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-22 14:20:33.381095
• Title: Observation of Subnatural-Linewidth Biphotons In a Two-Level Atomic Ensemble
• Title（参考訳）: 2レベル原子アンサンブルにおけるサブナチュラル-リニューズ二光子の観察
• Authors: Jyun-Kai Lin, Tzu-Hsiang Chien, Chin-Te Wu, Ravikumar Chinnarasu, Shengwang Du, Ite A. Yu, Chih-Sung Chuu,
• Abstract要約: 長距離量子通信(LDQC)と線形光量子コンピューティング(LOQC)の実現には、帯域幅が狭いバイフォトンと単一光子が不可欠である 本稿では,2レベル原子アンサンブルにおける自発4波混合のバイフォトン波関数を単一レーザーポンプ方式で操作する。 我々の革新的な実験的アプローチは、サブMHz帯域の0.36MHz、記録的なスペクトル輝度の2.28times107$rm s-1rm mW-1rm MHz-1$、および2光子の生成を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Biphotons and single photons with narrow bandwidths and long coherence times are essential to the realization of long-distance quantum communication (LDQC) and linear optical quantum computing (LOQC). In this Letter, we manipulate the biphoton wave functions of the spontaneous four-wave mixing in a two-level atomic ensemble with a single-laser pump scheme. Our innovative experimental approach enables the generation of biphotons with a sub-MHz bandwidth of 0.36 MHz, a record spectral brightness of $2.28\times10^7$${\rm s}^{-1}{\rm mW}^{-1}{\rm MHz}^{-1}$, and a temporally symmetric wave packet at moderate optical depth. The strong non-classical cross-correlation of the biphotons also enables the observation of heralded sub-MHz-linewidth single photons with a pronounced single-photon nature. The generation of sub-MHz-linewidth biphotons and single photons with a two-level atomic ensembles not only finds applications in quantum repeaters and large cluster states for LDQC and LOQC but also opens up the opportunity to miniaturize the biphoton or single-photon sources for chip-scale quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 長距離量子通信(LDQC)と線形光量子コンピューティング(LOQC)の実現には、帯域幅が狭く、コヒーレンス時間が長いバイフォトンと単一光子が不可欠である。 本稿では,2レベル原子アンサンブルにおける自発4波混合のバイフォトン波関数を単一レーザーポンプ方式で操作する。 我々の革新的な実験的アプローチは、サブMHzのバンド幅が0.36MHz、記録的なスペクトル輝度が2.28\times10^7$${\rm s}^{-1}{\rm mW}^{-1}{\rm MHz}^{-1}$、時間対称の光パケットを適度な光深度で生成することを可能にする。 双光子の強い非古典的交叉相関は、単光子の性質が顕著なシャード化されたサブMHz線状単光子の観測を可能にする。 2レベル原子アンサンブルを持つサブMHz幅の2光子と単一光子の生成は、LDQCやLOQCの量子リピータや大規模クラスタ状態の応用だけでなく、チップスケールの量子技術のためのバイフォトンや単一光子ソースの小型化の機会も開けている。

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