論文の概要: Quantum Aberrations: Entangling Photons with Zernike Polynomials

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15765v2
• Date: Tue, 27 May 2025 10:50:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-28 14:37:19.339086
• Title: Quantum Aberrations: Entangling Photons with Zernike Polynomials
• Title（参考訳）: 量子収差:Zernike Polynomialsによる光子の絡み合い
• Authors: Hakob Avetisyan, Gor Nikoghosyan,
• Abstract要約: 我々は、光子の空間構造に量子情報を符号化する新しい自由度として、ゼルニケスを紹介した。 本研究では,Zernikeモードにおける光子の生成,操作,検出のためのフレームワークを開発し,単一光子および2光子のZernikeウェーブパケットを実現する方法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: We introduce Zernike polynomials as a novel degree of freedom for encoding quantum information in the spatial structure of photons. Building on their orthogonality and completeness over the unit disc, we develop a framework for generating, manipulating, and detecting photons in Zernike modes, and propose methods for realizing single-photon and two-photon Zernike wave packets. We demonstrate analytically that two-photon states generated via spontaneous parametric down- conversion exhibit mode entanglement in the Zernike basis, with correlations arising from selection rules enforced by Clebsch-Gordan coefficients. Our results open a new pathway for structured spatial entanglement, complementary to schemes based on Laguerre-Gaussian or Hermite-Gaussian modes, and suggest practical experimental implementations based on holographic modulation and optical Fourier techniques.
• Abstract（参考訳）: 我々は、光子の空間構造に量子情報を符号化する新しい自由度として、ゼルニケ多項式を導入する。 ユニットディスク上での直交性と完全性に基づいて,Zernikeモードにおける光子の生成,操作,検出のためのフレームワークを開発し,単一光子および2光子のZernikeウェーブパケットを実現する方法を提案する。 そこで本研究では,Clebsch-Gordan係数による選択規則に起因した相関関係を用いて,自然パラメトリックダウン変換による2光子状態の生成をZernikeベースで解析した。 この結果は,ラゲール・ガウスモードやエルミート・ガウスモードに基づくスキームを補完する構造的空間絡み合いの新しい経路を開拓し,ホログラフィック変調と光フーリエ技術に基づく実用的な実験的実装を提案する。

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