論文の概要: Fundamental Bounds of Wavefront Shaping of Spatially Entangled Photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.02221v1
- Date: Sun, 04 May 2025 19:08:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-06 18:49:35.491417
- Title: Fundamental Bounds of Wavefront Shaping of Spatially Entangled Photons
- Title（参考訳）: 空間的絡み合った光子の波面形成の基礎的境界
- Authors: Ronen Shekel, Sébastien M. Popoff, Yaron Bromberg,
- Abstract要約: 本研究では,2光子相関の高密度散乱媒質による強化について検討する。
N$モードを持つシステムでは、1つの光子を形成すれば古典的な拡張 $eta approx (pi/4)N$ が得られるが、媒体の前に2つの光子を形成すれば$eta approx (pi/4)2N$ になる。
これらの結果は、複雑な媒体におけるユニークな量子効果を明らかにし、散乱環境を通した量子イメージングと通信のための戦略を特定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Wavefront shaping enables control of classical light through scattering media. Extending these techniques to spatially entangled photons promises new quantum applications, but their fundamental limits, especially when both photons scatter, remain unclear. Here, we theoretically and numerically investigate the enhancement of two-photon correlations through thick scattering media. We analyze configurations where a spatial light modulator shapes one or both photons, either before or after the medium, and show that the optimal enhancement differs fundamentally from classical expectations. For a system with $N$ modes, we show that shaping one photon yields the classical enhancement $\eta \approx (\pi/4)N$, while shaping both photons before the medium reduces it to $\eta \approx (\pi/4)^2N$. However, in some symmetric detection schemes, when both photons are measured at the same mode, perfect correlations are restored with $\eta \approx N$, resembling digital optical phase conjugation. Conversely, shaping both photons after the medium leads to a complex, NP-hard-like optimization problem, yet achieves superior enhancements, up to $\eta \approx 4.6N$. These results reveal unique quantum effects in complex media and identify strategies for quantum imaging and communication through scattering environments.
- Abstract（参考訳）: ウェーブフロント形状は散乱媒質による古典的な光の制御を可能にする。
これらの技法を空間的に絡み合った光子に拡張することは、新しい量子応用を約束するが、その基本的な限界、特に両方の光子が散乱した場合は不明確である。
ここでは,2光子相関の濃厚散乱媒質による強化について理論的,数値的に検討する。
空間光変調器が媒質の前または後のいずれかに1つまたは両方の光子を形作る構成を分析し、最適な拡張が古典的な期待と根本的に異なることを示す。
N$モードを持つシステムでは、1つの光子を形成すれば、古典的な拡張が$\eta \approx (\pi/4)N$となり、媒体の前に両方の光子を形成すれば$\eta \approx (\pi/4)^2N$となる。
しかし、いくつかの対称検出方式では、両方の光子が同じモードで測定されると、デジタル光位相共役に似た$\eta \approx N$で完全相関が復元される。
逆に、媒体の後に両方の光子を形成すれば、複雑なNP硬化型最適化問題につながるが、最大$\eta \approx 4.6N$までの優れた拡張が達成される。
これらの結果は、複雑な媒体におけるユニークな量子効果を明らかにし、散乱環境を通した量子イメージングと通信のための戦略を特定する。
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