論文の概要: Photon-Number-Resolving Detector Based on a Cascade of Waveguide-Coupled Quantum Emitters
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.09034v1
- Date: Fri, 11 Jul 2025 21:26:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-15 18:48:22.163498
- Title: Photon-Number-Resolving Detector Based on a Cascade of Waveguide-Coupled Quantum Emitters
- Title（参考訳）: 導波路結合量子エミッタのカスケードに基づく光子核分解検出器
- Authors: Abdolreza Pasharavesh, Sai Sreesh Venuturumilli, Michal Bajcsy,
- Abstract要約: 導波管結合型エミッタのカスケードからなる光子数分解(PNR)検出器の動作について検討した。
量子軌道法をカスケード設定に適用し、達成可能な精度を計算し、鍵系パラメータへの依存性を解析する。
提案手法は,現実的な条件下で従来の検出器よりも優れていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We investigate the operation of a photon-number-resolving (PNR) detector consisting of a cascade of waveguide-coupled lambda-type emitters, where each waveguide-coupled emitter extracts a single photon from the input light and sends it to a single-photon detector. Using Green's function and input-output formalisms, we derive the scattering matrices and photon-photon correlators for individual scatterers. By cascading these results, we obtain a closed-form expression for the detector's precision in the linear regime and predict how correlations generated by nonlinear photon-photon interactions influence this precision. To evaluate the performance of this PNR detector in the nonlinear regime, we apply the quantum trajectory method to the cascaded setup, calculating the achievable precision and analyzing its dependence on key system parameters, such as the number of emitters and their coupling strength to the waveguide. We compare the performance of the proposed PNR detector with that of a conventional PNR scheme based on spatial demultiplexing via beamsplitters. Our results indicate that the proposed scheme can outperform conventional detectors under realistic conditions, making it a promising candidate for next-generation PNR detection.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、導波管結合型ラムダ型エミッタのカスケードからなる光子数分解(PNR)検出器の動作について検討し、各導波管結合型エミッタが入力光から単一光子を抽出し、単一光子検出器に送信する。
グリーン関数と入出力形式を用いて,散乱行列と光子-光子相関器を導出する。
これらの結果をカスケードすることにより、線形状態における検出器の精度のクローズドフォーム式を求め、非線形光子-光子相互作用によって生じる相関がこの精度にどのように影響するかを予測する。
非線形状態下でのこのPNR検出器の性能を評価するために、この量子軌道法をカスケード設定に適用し、達成可能な精度を計算し、エミッタ数や導波管への結合強度などの鍵系パラメータへの依存性を解析する。
提案したPNR検出器の性能を,ビームスプリッタによる空間分解に基づく従来のPNR方式と比較した。
その結果,提案手法は現実的な条件下で従来の検出器よりも優れており,次世代のPNR検出の候補となる可能性が示唆された。
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