論文の概要: Protecting Heralded Single Photons Generated from Double-$Λ$ Biphoton Sources with Doppler-Broadened Atomic Media
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.06344v1
- Date: Mon, 10 Feb 2025 10:54:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-11 14:31:10.470332
- Title: Protecting Heralded Single Photons Generated from Double-$Λ$ Biphoton Sources with Doppler-Broadened Atomic Media
- Title（参考訳）: ドップラー拡散型原子媒体を用いた2価2光子源から生成する共有光子保護
- Authors: Wei-Kai Huang, Tse-Yu Lin, Pei-Yu Tu, Yong-Fan Chen, Ite A. Yu,
- Abstract要約: 熱原子を用いた双光子源は、狭い線幅、安定した周波数、調整可能な線幅の利点を提供する。
本研究では,熱原子SFWMの2-$Lambda$双光子源について検討した。
本稿では、未解明の物理機構のための新しい理論枠組みを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.143722348196401
- License:
- Abstract: Biphoton sources that use room-temperature or hot atoms are valuable for real-world applications in long-distance quantum communication and photonic quantum computation. The heralded single photons produced by biphoton sources using the double-$\Lambda$ spontaneous four-wave mixing (SFWM) process offer advantages of narrow linewidth, stable frequency, and tunable linewidth -- qualities not found in other types of biphoton sources. In this study, we investigated a hot-atom SFWM double-$\Lambda$ biphoton source. We discovered that, under the condition counterintuitive to the present theory, heralded single photons of the source enhanced their generation rate by a factor of 3.6, heralding probability by a factor of 3.0, temporal width by 2.1, and spectral brightness by a factor of 10. These unexpected findings led us to propose a new theoretical framework for a previously unexplored physical mechanism. Our proposed theory effectively explains the observed results. Traditionally, similar spectral brightness (SB) from atom-based sources resulted in a lower signal-to-background ratio (SBR) than crystal- or chip-based biphoton sources, mainly due to poorer heralding probabilities. In our work, we experimentally demonstrated that the SBR improved by a factor of 4.8 while maintaining a comparable SB. As a result, the SBR performance of the atom-based biphoton source is now on par with that of crystal- or chip-based sources. This research introduces a new tuning parameter for double-$\Lambda$ SFWM biphoton sources, enhances our understanding of biphoton generation, and opens new avenues for improving the performance of these sources.
- Abstract（参考訳）: 室温または熱い原子を用いる双光子源は、長距離量子通信やフォトニック量子計算における実世界の応用に有用である。
複光子源が生成する半光子単光子(double-$\Lambda$ spontaneous four-wave mix (SFWM))プロセスは、細い線幅、安定した周波数、調整可能な線幅の利点を提供するが、他のタイプの複光子源には見られない。
本研究では,熱原子SFWMの複光子源(double-$\Lambda$ biphoton source)について検討した。
この理論に対して直感的な条件下では、ソースの単一光子が生成速度を3.6倍、確率を3.0倍、時間幅を2.1倍、スペクトル輝度を10倍に向上させることが判明した。
これらの予期せぬ発見は、これまで探索されていなかった物理機構のための新しい理論的枠組みの提案につながった。
提案理論は観測結果を効果的に説明する。
伝統的に、原子源からの類似のスペクトル輝度 (SB) は、結晶またはチップベースの双光子源よりも信号-背景比 (SBR) が低い結果となった。
本研究は,SBRが同等のSBを維持しながら4.8倍改善したことを実験的に実証した。
その結果, 原子系バイフォトン源のSBR性能は, 結晶系やチップ系と同等となった。
本研究は,二光子発生の理解を深め,これらの光源の性能向上のための新たな手法を開拓する。
関連論文リスト
- A Highly Efficient and Pure Few-Photon Source on Chip [4.016925380411567]
薄膜ニオブ酸リチウム上の周期偏極マイクロリング共振器で発生する相関双晶の多光子統計について報告する。
研究の結果は、このナノフォトニックプラットフォームが、古典的でない少数の光子状態を生成する可能性を強調している。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-26T19:54:57Z) - Generation and characterization of polarization-entangled states using
quantum dot single-photon sources [0.0]
半導体量子ドットに基づく単一光子源は、量子情報処理にいくつかの応用がある。
このアプローチは、光子対を偏光度で生成するシンプルでコンパクトな設計によって実現される。
我々の情報源は、生成した絡み合った状態の長期的安定性と高品質を示すので、光学量子技術の信頼性の高い構築ブロックを構成することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-04T16:07:12Z) - High-rate sub-GHz linewidth bichromatic entanglement source for quantum
networking [59.191830955730346]
本研究では,ダイヤモンド中の4波長混合に基づく熱的ルビジウム蒸気中の絡み合い源について検討した。
我々は、以前報告された原子源よりも桁違いに高い107, /s$以上の繊維内絡み合ったペア生成率を達成することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-11T21:19:30Z) - On-chip quantum information processing with distinguishable photons [55.41644538483948]
多光子干渉は光量子技術の中心にある。
そこで本研究では,共振器型集積光子源に必要なスケールで変形した光子を干渉させるのに十分な時間分解能で検出を実装できることを実験的に実証した。
ボソンサンプリング実験において,非イデアル光子の時間分解検出がエンタングル操作の忠実度を向上し,計算複雑性の低減を図ることができることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-14T18:16:49Z) - Ultrabright and narrowband intra-fiber biphoton source at ultralow pump
power [51.961447341691]
高輝度の非古典的な光子源は、量子通信技術の鍵となる要素である。
ここでは,中空コアファイバ内の低温原子の光密度アンサンブルに自発4波混合を用いることで,狭帯域非古典光子対の生成を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-08-10T09:04:15Z) - Room-temperature biphoton source with a spectral brightness near the
ultimate limit [2.133148988751104]
線幅960 kHz、生成速度3.7$times$105$ pairs/sの2光子の熱原子SFWM源について報告する。
高出力率と狭い直線幅は、スペクトル輝度が3.8$times$105$ pairs/s/MHzとなる。
この研究は大きな進歩を示し、光子を用いた量子技術に有用な知識を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-19T05:25:17Z) - Bright multiplexed source of indistinguishable single photons with
tunable GHz-bandwidth at room temperature [0.0]
我々は、一般的に使用されているルビジウムのD2線と本質的に互換性のある、空間的に多重化された単一光子のヘラルド源を実現する。
光源は, 高温のルビジウム蒸気中での4波長混合に基づいており, レーザー冷却や光学キャビティを必要とせず, 高速・低雑音の単一光子を発生させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-19T14:23:33Z) - Scalable multiphoton generation from cavity-synchronized single-photon sources [5.187669487527287]
設計は複数の単一光子源に依存し、それぞれが導波路に結合され、これらすべてが共通のキャビティモードと相互作用する。
最先端の回路QED実装では、このスキームは純度、不明瞭性、効率99%の99%のコストで1つの光子を作成することをサポートする。
これは、ボソンサンプリングのための以前の分解されたソースよりも桁違いに効率的であり、決定論的多光子源の実現と光子によるスケーラブルな量子情報処理を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-04T20:20:05Z) - Entangled Photon-Pair Sources based on three-wave mixing in bulk
crystals [61.84816391246232]
絡み合った光子対は量子鍵分布からテレポーテーションまで、量子通信プロトコルにおいて重要な資源である。
量子ネットワークの普及により、展開可能な高性能な光子対光源への関心が高まっている。
本書は, バルク光学系SPDC源の連続波ポンプを用いた最新技術について概説する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-30T10:35:06Z) - Near-ideal spontaneous photon sources in silicon quantum photonics [55.41644538483948]
集積フォトニクスは量子情報処理のための堅牢なプラットフォームである。
非常に区別がつかず純粋な単一の光子の源は、ほぼ決定的か高い効率で隠蔽されている。
ここでは、これらの要件を同時に満たすオンチップ光子源を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-05-19T16:46:44Z) - On-demand indistinguishable single photons from an efficient and pure
source based on a Rydberg ensemble [48.879585399382435]
原子システムに結合した単一光子は、量子技術を開発するための有望なプラットフォームであることが示されている。
しかし、原子プラットフォームと互換性のある明るいオンデマンドで、非常に純粋で、非常に区別がつかない単一光子ソースは不足している。
本研究では,強い相互作用を持つRydbergシステムに基づくそのような情報源を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-04T17:16:56Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。