論文の概要: An all optical broadband tunable quantum frequency shifter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.04959v1
- Date: Mon, 07 Apr 2025 11:47:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-08 14:09:30.640108
- Title: An all optical broadband tunable quantum frequency shifter
- Title（参考訳）: 全光ブロードバンド可変量子周波数シフト器
- Authors: Li Chen, Zhi-Yuan Zhou, Ming-Yuan Gao, Wu-Zhen L, Zhao-Qi-Zhi Han, Yue-Wei Song, Ren-Hui Chen, Bao-Sen Shi,
- Abstract要約: 光子の周波数シフト器は、周波数多重化高容量量子通信の鍵となるコンポーネントである。
本稿では、全光波混合プロセスに基づく量子周波数シフタの新しい方式を提案する。
我々の全光学量子周波数シフト器は、高速な量子通信ネットワークの基本的な構成要素となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.727020042075574
- License:
- Abstract: A frequency shifter of the photon is a key component for frequency-multiplexed high-capacity quantum communications and frequency-encoded quantum computation. Existed methods for shifting the frequency of a photon based on electro-optical, or acousto-optical effect, however, suffer the limited frequency shift up to a few hundreds of GHz, furthermore, high-quality micro-wave electronics are required. The frequency of a photon can also be shifted with the frequency difference equal to the frequency of pump laser by using an all optical-wave-mixing approach, which is usually about tens of THz. So, there is a big frequency shifting gap between these methods. Here, we propose a new scheme of a quantum frequency shifter based on an all-optical wave-mixing process, which can theoretically achieve a frequency shift ranging from GHz to a few THz, therefore bridging the gap. As a principle of poof, by using two pump beams in a three-wave mixing cascading process, a heralded single photon is frequency-shifted more than 400GHz, and the shift can be tuned continuously over broadband by changing the frequency difference between two pump lasers. Besides, high coincidence to accidence ratio between the shifted photons and the heralded photon indicates the preserve of quantum properties. The present quantum frequency shifter is in analog to an electro-optical based shifter, but with much broader tuning ability. Our all-optical quantum frequency shifter will become a fundamental building block for high-speed quantum communication networks and frequency domain photonic quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 光子の周波数シフト器は、周波数多重化高容量量子通信と周波数符号化量子計算のキーコンポーネントである。
しかし、光子の周波数を電気光学的、あるいは音響光学的効果に基づいてシフトさせる既存の方法は、数百GHzまでの限られた周波数シフトに悩まされ、さらに高品質なマイクロ波エレクトロニクスが要求される。
光子の周波数はポンプレーザーの周波数に等しい周波数差でシフトすることもできる。
したがって、これらの方法には大きな周波数シフトのギャップがある。
本稿では、GHz から数 THz までの周波数シフトを理論的に達成できる全光波混合プロセスに基づく量子周波数シフタの新しい方式を提案する。
フーフの原理として、3波混合カスケーディングプロセスで2つのポンプビームを使用することで、シャード単一光子を400GHz以上周波数シフトさせ、2つのポンプレーザ間の周波数差を変化させることで、ブロードバンド上で連続的にシフトを調整できる。
さらに、シフトした光子と隠蔽された光子のアクセデンス比の高い一致は、量子特性の保存を示す。
現在の量子周波数シフト器は、電気光学ベースのシフト器に似ているが、より広いチューニング能力を持つ。
我々の全光量子周波数シフト器は、高速な量子通信ネットワークと周波数領域のフォトニック量子計算の基本的な構成要素となる。
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