論文の概要: Rapid comprehensive characterization of biphoton spatial-polarization hyperentanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.03586v1
• Date: Wed, 05 Feb 2025 20:08:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-07 14:31:34.632600
• Title: Rapid comprehensive characterization of biphoton spatial-polarization hyperentanglement
• Title（参考訳）: 双光子空間分極ハイパーアングルメントの迅速包括的解析
• Authors: Cheng Li, Girish Kulkarni, Isaac Soward, Yingwen Zhang, Jeremy Upham, Duncan England, Andrei Nomerotski, Ebrahim Karimi, Robert Boyd,
• Abstract要約: 自発的なダウンコンバージョンから発生する空間偏極双光子状態の迅速定量化について述べる。 その結果, 最大次元は251であり, ハイパーエンタングルメントで報告される最も高い次元であることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.471942110832626
• License:
• Abstract: Hyperentanglement, which refers to entanglement across more than one degree of freedom (DoF), is a valuable resource in photonic quantum information technology. However, the lack of efficient characterization schemes hinders its quantitative study and application potential. Here, we present a rapid quantitative characterization of spatial-polarization hyperentangled biphoton state produced from spontaneous parametric down-conversion. We first demonstrate rapid certification of the hyperentanglement dimensionality with a cumulative acquisition time of only 17 minutes. In particular, we verify transverse spatial entanglement through a violation of the Einstein-Podolsky-Rosen criterion with a minimum conditional uncertainty product of $(0.11\pm0.05)\hbar$ and certify the entanglement dimensionality to be at least 148. Next, by performing spatially-resolved polarization state tomography of the entire field, we demonstrate the generation of an entire class of near-maximally polarization-entangled states with an average concurrence of $0.8303\pm0.0004$. Together, the results reveal a total dimensionality of at least 251, which is the highest dimensionality reported for hyperentanglement. These measurements quantitatively resolve the influence of the spatial correlations of the down-converted photons and the angular spectrum of the pump beam on the polarization entanglement. Our study lays important groundwork for further exploiting the high dimensionality and cross-DoF correlations in hyperentangled states for future quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: ハイパーエンタングルメント(Hyperentanglement)は、複数の自由度(DoF)にまたがる絡み合いを指し、フォトニック量子情報技術において貴重な資源である。 しかし、効率的なキャラクタリゼーションスキームの欠如は、その定量的研究と応用可能性を妨げる。 本稿では,自然パラメトリックダウンコンバージョンによる空間偏光双光子状態の迅速定量化について述べる。 我々はまず,17分間の累積取得時間で,超絡み合い次元の迅速な証明を実証した。 特に,Einstein-Podolsky-Rosen基準に違反した場合,最小条件の不確かさ積が$(0.11\pm0.05)\hbar$で横空間の絡み合いを検証し,その絡み合い次元が少なくとも148であることを示す。 次に,空間分解型偏光状態トモグラフィーにより,平均収差0.8303\pm0.0004$のほぼ最大偏光束縛状態のクラス全体の生成を実証する。 この結果から, 最大次元が251, 最大次元が251, 最大次元が報告された。 これらの測定は、下向き変換光子とポンプビームの角スペクトルの空間的相関が偏光絡みに与える影響を定量的に解決する。 我々の研究は、将来の量子技術のための超絡み合った状態における高次元とクロスDoF相関のさらなる活用のための重要な基礎となる。

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