論文の概要: Quantum state engineering of maximally entangled photon pairs by path identity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.13638v1
• Date: Tue, 19 Aug 2025 08:51:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-20 15:36:31.857248
• Title: Quantum state engineering of maximally entangled photon pairs by path identity
• Title（参考訳）: 経路同定による最大絡み合った光子対の量子状態工学
• Authors: Richard Bernecker, Baghdasar Baghdasaryan, Stephan Fritzsche,
• Abstract要約: カットエッジ量子技術は、高忠実度ターゲット状態を確実に準備する高次元絡み合った状態(HDES)の源に依存している。 HDESを作成するために、異なるが区別できないソースから光子経路を重複させるアイデアが最近導入された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Cutting-edge quantum technologies lean on sources of high-dimensional entangled states (HDES) that reliably prepare high-fidelity target states. The idea to overlap photon paths from distinct but indistinguishable sources was recently introduced for the creation of HDES, known as entanglement by path identity. In this regard, the use of orbital angular momentum (OAM) modes is promising, as they offer a high-dimensional and discrete Hilbert space to encode information. While entanglement by path identity with OAM has been verified experimentally, a detailed investigation of how the OAM distribution of photon pairs can be engineered to maximize the entanglement is lacking. We address this gap and identify an optimal dimensionality for maximally entangled states (MESs) when the spatial engineering of pump beam and the path identity approach are combined. Our theoretical study reveals notable limitations for the fidelity of high-dimensional target states and also establishes their equivalence to entangled biphoton states pumped by a spatially engineered beam. These findings constitute a valuable step toward the optimized preparation of MESs in high dimensions.
• Abstract（参考訳）: カットエッジ量子技術は、高忠実度ターゲット状態を確実に準備する高次元絡み合った状態(HDES)の源に依存している。 異なるが識別不可能なソースからの光子経路を重畳するアイデアは、最近HDESの作成のために導入された。 この点において、軌道角運動量(OAM)モードの使用は、情報を符号化するために高次元で離散的なヒルベルト空間を提供するので、有望である。 OAMとの経路同一性による絡み合いが実験的に検証されているが、光子対のOAM分布が、その絡み合いを最大化するためにどのように構築できるかを詳細に研究している。 我々はこのギャップに対処し、ポンプビームの空間工学と経路同一性アプローチを組み合わせた場合、最大絡み合う状態(MES)の最適次元を同定する。 我々の理論的研究は、高次元ターゲット状態の忠実性の顕著な限界を明らかにし、空間工学的なビームによって励起される絡み合った双光子状態と等価性を確立する。 これらの知見は, 高次元でのMESの最適化に向けた重要なステップである。

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