論文の概要: Postselection-Free Cavity-Enhanced Narrow-Band Orbital Angular Momentum Entangled Photon Source
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.05572v1
- Date: Sat, 08 Feb 2025 13:51:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-11 14:29:57.573640
- Title: Postselection-Free Cavity-Enhanced Narrow-Band Orbital Angular Momentum Entangled Photon Source
- Title（参考訳）: 無選択キャビティ強化狭帯域軌道角運動量アンタングル光子源
- Authors: Pei Wan, Wen-Zheng Zhu, Yan-Chao Lou, Zi-Mo Cheng, Zhi-Cheng Ren, Han Zhang, Xi-Lin Wang, Hui-Tian Wang,
- Abstract要約: 提案手法は,光子対を狭帯域に束ねた最初のポストセレクションフリーのキャビタエンハンスド光子対を実現する。
我々はOAMエンタングルメントをほぼ損失のない偏光子に決定論的に転送し、0.948(2)の忠実度を持つ偏光エンタングルド2光子を得る。
提案手法は,メモリを用いた長距離量子通信とネットワークのための狭帯域光子源の創出に有効である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.436695919413355
- License:
- Abstract: Cavity-enhanced spontaneous parametric down-conversion (SPDC) provides a significant way to produce $\sim$10 MHz narrow-band photon pairs, which matches the bandwidth of photon for quantum memory. However, the output photon pairs from the cavity is not entangled and the postselection is required to create the entanglement outside the cavity, so the direct output of cavity-enhanced narrow-band entangled photon pairs is still an open challenge. Here we propose a solution that realizes the first postselection-free cavity-enhanced narrow-band entangled photon pairs. The entanglement is achieved in degree of freedom (DOF) of orbital angular momentum (OAM) by implementing an OAM-conservation SPDC process in an actively and precisely controlled cavity supporting degenerate high-order OAM modes. The measured linewidth for the two photons is 13.8 MHz and the measured fidelity is 0.969(3) for the directly generated OAM entangled two photons. We deterministically transfer the OAM entanglement to polarization one with almost no loss and obtain polarization entangled two photons with a fidelity of 0.948(2). Moreover, we produce narrow-band OAM-polarization hyperentangled photon pairs with a fidelity of 0.850(2) by establishing polarization entanglement with preservation of OAM entanglement, which is realized by interfering the two photons on a polarizing beam splitter (PBS) and post-selecting the events of one and only one photon in on each of the PBS port. Novel cavity may find applications in cavity-based light-matter interaction. Our results provide an efficient and promising approach to create narrow-band entangled photon sources for memory-based long-distance quantum communication and network.
- Abstract（参考訳）: Cavity-enhanced spontaneous Parametric down-conversion (SPDC) は、量子メモリの光子の帯域幅と一致する10MHzの狭帯域光子対を$\sim$10 MHzで生成する重要な方法を提供する。
しかし、空洞からの出力光子対は絡み合わず、空洞の外側の絡み合わさるためには後選択が必要であるため、空洞の狭帯域の絡み合わさった光子対の直接の出力は未解決の課題である。
本稿では,光子対を狭帯域に束ねた最初のポストセレクション自由空洞拡張型光子対を実現する方法を提案する。
エンタングルメントは、オービタル角運動量(OAM)の自由度(DOF)において、高次OAMモードの退化をサポートするアクティブかつ正確に制御されたキャビティにOAM保存SPDCプロセスを実装することによって達成される。
2つの光子の線幅は13.8MHzであり、直接発生したOAM2光子の密度は0.969(3)である。
我々はOAMエンタングルメントをほぼ損失のない偏光子に決定論的に転送し、0.948(2)の忠実度を持つ偏光エンタングルド2光子を得る。
さらに, 偏光ビームスプリッタ(PBS)上に2つの光子を干渉させ, PBSポートに1つと1つの光子のイベントを後選択することにより, OAMアンタングルメントの保存に伴う偏光絡みを確立することにより, 0.850(2)の忠実度を有する狭帯域OAM偏光光光子対を生成する。
新しいキャビティはキャビティベースの光-物質相互作用に応用できる。
提案手法は,メモリを用いた長距離量子通信とネットワークのための狭帯域光子源の創出に有効である。
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