論文の概要: Frequency-bin interferometry for reconstructing electric fields with low intensity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08607v1
- Date: Fri, 11 Apr 2025 15:14:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-14 14:17:56.998691
- Title: Frequency-bin interferometry for reconstructing electric fields with low intensity
- Title（参考訳）: 低強度電場再構成のための周波数ビン干渉計
- Authors: Abhinandan Bhattacharjee, Laura Serino, Patrick Folge, Benjamin Brecht, Christine Silberhorn,
- Abstract要約: 低強度で電界を再構成するための周波数ビン干渉法を提案する。
この技術は、一光子パルスのスペクトル振幅、位相、コヒーレンスプロファイルを、集中的な再構成アルゴリズムを必要とせずに提供する。
我々は、タイプ0のダウンコンバージョンプロセスによって生成される部分コヒーレントパルスを特徴付けることにより、量子光との整合性を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4021825107306465
- License:
- Abstract: Ultrafast single-photon pulses with tailored time-frequency properties are highly attractive for quantum information science, offering high-dimensional encoding and compatibility with integrated optics platforms. However, accurate characterization of such pulses, including spectral coherence, remains challenging because current methods require substantial experimental resources and complex reconstruction algorithms. Here, we introduce frequency-bin interferometry for reconstructing electric fields with low intensity (FIREFLY), a technique that directly provides spectral amplitude, phase, and coherence profiles of single-photon pulses without requiring intensive reconstruction algorithms. Our approach measures the two-point spectral correlation function of the pulse by interfering its different frequency components using a quantum pulse gate (QPG) driven by a reference pump pulse. We demonstrate its compatibility with quantum light by characterizing partially coherent pulses generated by a type-0 parametric down-conversion process. We also overcome this requirement of a known pump pulse by introducing spectral shear into our interferometric scheme using a multi-output QPG (mQPG). This enables simultaneous characterization of a single-photon-level input pulse alongside an unknown pump pulse. Notably, our method achieves theory-experiment similarity above 95\% across all retrieved profiles, which demonstrates the reliability of this scheme for quantum information applications based on time-frequency encodings.
- Abstract（参考訳）: 時間周波数特性を調整した超高速単一光子パルスは、量子情報科学にとって非常に魅力的であり、高次元符号化と統合光学プラットフォームとの互換性を提供する。
しかし、スペクトルコヒーレンスを含むそのようなパルスの正確な特性は、現在の手法ではかなりの実験資源と複雑な再構成アルゴリズムを必要とするため、依然として困難である。
本稿では、低強度の電界再構成のための周波数ビン干渉法(FIREFLY)を提案する。これは、集中的な再構成アルゴリズムを必要としない単光子パルスのスペクトル振幅、位相、コヒーレンスプロファイルを直接提供する技術である。
本稿では, パルスの2点スペクトル相関関数を, 基準パルスによって駆動される量子パルスゲート(QPG)を用いて, 周波数成分の干渉により測定する。
我々は、0型パラメトリックダウンコンバージョンプロセスによって生成される部分コヒーレントパルスを特徴付けることにより、量子光との整合性を実証する。
また、マルチ出力QPG(mQPG)を用いた干渉計方式にスペクトルせん断を導入することで、既知のパルスパルスの要求を克服する。
これにより、未知のポンプパルスと共に単一光子レベルの入力パルスを同時に特徴づけることができる。
提案手法は, 時間周波数符号化に基づく量子情報アプリケーションにおいて, 提案手法の信頼性を示すものである。
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