論文の概要: Classical-to-quantum transfer of geometric phase for non-interferometric phase measurement and manipulation of quantum state

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.20108v2
• Date: Mon, 02 Jun 2025 05:31:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-03 13:48:29.998983
• Title: Classical-to-quantum transfer of geometric phase for non-interferometric phase measurement and manipulation of quantum state
• Title（参考訳）: 非干渉位相測定のための幾何学的位相の古典的量子移動と量子状態の操作
• Authors: Vimlesh Kumar, Chahat Kaushik, M. Ebrahim-Zadeh, C. M. Chandrashekar, G. K. Samanta,
• Abstract要約: 古典ビームの幾何位相を測定するために, 対光子の量子相関に基づく非干渉計測手法を提案する。 古典的なポンプビームの幾何位相を偏光絡み合ったペア光子に転送することで、量子状態を容易に制御できる。 その結果,ベル状態とベル様の最大絡み合い状態の遷移が生じ,ベルパラメータと状態の正弦波変調が観測された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2006360539727923
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The geometric phase, originating from the cyclic evolution of a state, such as polarization on the Poincar\'e sphere, is typically measured through interferometric approaches that often include unwanted contributions from the dynamic phase. Here, we present a non-interferometric technique based on quantum correlation of pair photons to measure the geometric phase of a classical beam. The transfer of geometric phase of the classical pump beam arising from the cyclic evolution of its polarization state on the Poincar\'e sphere onto the polarization-entangled pair photons generated via spontaneous parametric down-conversion in a Sagnac interferometer enables easy control over the quantum state. Characterization of the generated quantum states reveals that the geometric phase of the pump beam controls the coincidence counts, entanglement visibility, Bell's parameter, quantum state tomography, and fidelity in close agreement with theoretical predictions. We observe sinusoidal modulation of the Bell's parameter and state fidelity with changes in the geometric phase, resulting in transitions between orthogonal Bell states and Bell-like maximally entangled states. Our results establish the geometric phase of the classical pump as a tunable parameter for quantum state control, offering a compact, passive platform for phase manipulation in quantum photonic systems, enabling geometric phase-based quantum gates, and compensating unwanted phase acquired by the quantum state on propagation.
• Abstract（参考訳）: 幾何学的位相は、ポアンカー球面上の偏極のような状態の循環的進化に由来するもので、しばしば動的位相からの不要な寄与を含む干渉幾何学的アプローチによって測定される。 ここでは、古典ビームの幾何位相を測定するために、ペア光子の量子相関に基づく非干渉計測手法を提案する。 サニャック干渉計における自発パラメトリックダウンコンバージョンによって生成される偏光-絡み合った対光子へのポインカー球上の偏光状態の循環的進化から生じる古典的なポンプビームの幾何学的位相の移動は、量子状態の制御を容易にする。 生成した量子状態のキャラクタリゼーションにより、ポンプビームの幾何学的位相が、偶然のカウント、絡み合いの可視性、ベルのパラメータ、量子状態トモグラフィー、フィデリティを理論的予測と密接に一致させることが分かる。 我々は,ベルパラメータと状態の正弦波変調を幾何相の変化とともに観察し,直交ベル状態とベル様最大絡み合う状態の遷移を導いた。 本結果は,量子状態制御のための可変パラメータとして古典ポンプの幾何学的位相を確立し,量子フォトニクス系における位相操作のためのコンパクトで受動的プラットフォームを提供し,幾何学的位相ベースの量子ゲートを実現し,量子状態が伝播時に取得した不要な位相を補償する。

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