論文の概要: Low-loss polarization-maintaining router for single and entangled photons at a telecom wavelength

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.12554v2
• Date: Tue, 30 Sep 2025 04:34:36 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-01 14:44:59.688007
• Title: Low-loss polarization-maintaining router for single and entangled photons at a telecom wavelength
• Title（参考訳）: テレコム波長における単一光子と絡み合った光子の低損失偏光保持ルータ
• Authors: Pengfei Wang, Soyoung Baek, Masahiro Yabuno, Shigehito Miki, Hirotaka Terai, Fumihiro Kaneda,
• Abstract要約: テレコムLバンドにおいて、任意偏光単一光子の低損失、ノイズレス、偏光維持ルーティングを実証する。 本手法は、偏光符号化された光量子ネットワークと、空間的および時間的多重化技術による多光子絡み合わせ合成への道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3668547796340893
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Photon polarization serves as an essential quantum information carrier in quantum information and measurement applications. Routing of arbitrarily polarized single photons and polarization-entangled photons is a crucial technology for scaling up quantum information applications. Here, we demonstrate a low-loss, noiseless, polarization-maintaining routing of arbitrarily polarized single photons and, crucially, multi-photon entangled states where the entanglement is encoded in orthogonal polarization bases, at the telecom L-band. Our interferometer-based router is constructed by optics with a low angle of incidence and cross-aligned electro-optic crystals, achieving the polarization-maintaining operation with a minimal number of optical components. We demonstrate the routing of arbitrarily-polarized heralded single photons with a 0.057 dB (1.3%) loss, a $>$ 22 dB switching extinction ratio, and $>$ 99% polarization process fidelity to ideal identity operation. Moreover, the high-quality router achieves the routing of two-photon N00N-type entangled states with a highly maintained interference visibility of $\approx$ 97%. The demonstrated router scheme preserving multi-photon polarization state paves the way toward polarization-encoded photonic quantum networks as well as multi-photon entanglement synthesis via spatial- and time-multiplexing techniques.
• Abstract（参考訳）: 光子偏光は、量子情報および測定用途において不可欠な量子情報キャリアとして機能する。 任意の偏光単一光子と偏光共役光子のルーティングは、量子情報応用をスケールアップするための重要な技術である。 ここでは、任意に偏光された単一光子の低損失、ノイズレス、偏光維持ルーティング、そして重要なことに、この絡み合いが直交偏光基底に符号化される多光子絡み状態を、通信Lバンドで示す。 干渉計をベースとしたルータは、入射角度の低い光と直交電気光学結晶で構成されており、極性維持動作を最小限の光学部品で達成している。 任意の偏光を偏光した単一光子のルーティングに0.057dB (1.3%) の損失、22dBのスイッチング消滅率、99%の分極プロセス忠実度を理想的な恒等演算に割り当てた。 さらに、高品質なルータは、2光子N00N型絡み合った状態のルーティングを実現し、高い干渉可視性は$\approx$97%である。 多重光子偏光状態を保存するルータ方式は、偏光符号化されたフォトニック量子ネットワークへの道を舗装し、空間的および時間的多重化技術による多光子絡み合わせ合成を行う。

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