論文の概要: Deterministic Control of Photon-Number Probabilities via Phase-Controlled Quantum Interference
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.15352v1
- Date: Thu, 21 Aug 2025 08:32:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-22 16:26:46.237829
- Title: Deterministic Control of Photon-Number Probabilities via Phase-Controlled Quantum Interference
- Title（参考訳）: 位相制御量子干渉によるフォトン・ノーバー確率の決定論的制御
- Authors: Sang Kyu Kim, Eduardo Zubizarreta Casalengua, Yeji Sim, Friedrich Sbresny, Carolin Calcagno, Hubert Riedl, Jonathan J. Finley, Elena del Valle, Carlos Antón-Solanas, Kai Müller, Lukas Hanschke,
- Abstract要約: 単光子エミッタを真空単光子状態の定性発生器に変換する全線形光プロトコルについて報告する。
完全に量子力学的な離散時間ビンモデルでは、これらの結果を光子統計学にマッピングする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Deterministically tailoring optical Fock states beyond the single-photon level is crucial for boson sampling, loss-tolerant photonic qubits, and quantum-enhanced sensing, however has yet remained elusive. Here, we report an all-linear-optical protocol that converts a resonantly driven single-photon emitter into a deterministic generator of vacuum--single-photon--two-photon states. A phase-stabilized, path-unbalanced Mach-Zehnder interferometer combines vacuum--single-photon interference and Hong-Ou-Mandel effect, providing two knobs to shape photon-number probabilities. By tuning these knobs, we observe a dynamic transition from antibunching to strong bunching in correlation measurements. A fully quantum-mechanical, discrete time-bin model maps these results onto the tailored photon statistics. The same framework predicts that two indistinguishable emitters would extend the accessible space to deterministic NOON states and single-photon filtering. This protocol relying on linear optics and available single-photon sources provides a scalable, chip-compatible, and platform-independent route to on-demand and deterministic few-photon resources for quantum metrology, photonic computing, as well as long-distance quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 単一光子レベルを超える光フォック状態の確定的調整は、ボソンサンプリング、損失耐性フォトニック量子ビット、量子増強センシングにおいて重要であるが、まだ解明されていない。
本稿では、共振駆動型単一光子エミッタを真空単光子状態の定性発生器に変換する全線形光子プロトコルについて報告する。
位相安定化された経路不均衡のマッハ・ツェンダー干渉計は真空単光子干渉と香港・ウー・マンデル効果を組み合わせ、光子数の確率を2ノブとする。
これらのノブをチューニングすることにより、相関測定における反バンキングから強束化への動的遷移を観察する。
完全に量子力学的な離散時間ビンモデルでは、これらの結果を光子統計学にマッピングする。
同じ枠組みは、2つの区別不可能なエミッターが到達可能な空間を決定論的NOON状態と単光子フィルタリングに拡張すると予想している。
このプロトコルは、線形光学と利用可能な単一光子源に依存し、スケーラブルでチップ互換でプラットフォームに依存しない、量子メトロジー、フォトニックコンピューティング、および長距離量子ネットワークのためのオンデマンドで決定論的な数光子資源への経路を提供する。
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