論文の概要: Bell-State Quantum Holography with Metasurfaces
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.14138v1
- Date: Wed, 15 Oct 2025 22:15:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-17 21:15:14.640292
- Title: Bell-State Quantum Holography with Metasurfaces
- Title（参考訳）: 準曲面を用いたベル状態量子ホログラフィ
- Authors: Qinmiao Chen, Guangzhou Geng, Hong Liang, Wai Chun Wong, Tailin An, Randy Stefan Tanuwijaya, Junjie Li, Jensen Li,
- Abstract要約: 光子対の偏光絡み合うベル状態に符号化されたベル状態ホログラム識別ホログラム画像を実験的に実現した。
ホログラム状態画素の全密度行列を画素で再構成する。
このフレームワークは、準曲面フォトニクスと量子状態再構成を統一し、高次元量子通信へのスケーラブルな経路を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.901701005447362
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Metasurfaces composed of subwavelength nanostructures enable simultaneous control of polarization and wavefront, greatly enhancing holographic information capacity. Building on this capability, we extend holography into the quantum domain by experimentally realizing Bell-state holograms-distinct holographic images encoded in polarization-entangled Bell states of photon pairs. A polarization-multiplexed dielectric metasurface generates spatial modes conditioned on both input and output polarizations, entangling the holographic pattern with the two-photon state. To characterize these quantum holograms, we further develop quantum hologram tomography, reconstructing the full density matrix of the holographic state pixel by pixel. The reconstructed density-matrix hologram reveals tailor-made holographic symbols attached to individual Bell states through the metasurface, with contrast built up among the different Bell components as theory shows. This framework unifies metasurface photonics with quantum-state reconstruction and provides a scalable route toward high-dimensional quantum communication, encryption and information processing based on holographically encoded quantum light.
- Abstract（参考訳）: サブ波長ナノ構造からなる準曲面は、偏光と波面の同時制御を可能にし、ホログラフィック情報の容量を大幅に向上させる。
この能力に基づいて、光子対の偏光絡み合うベル状態に符号化されたベル状態ホログラム識別ホログラムを実験的に実現し、ホログラフィーを量子領域に拡張する。
偏光多重誘電体準曲面は、入力偏光と出力偏光の両方に条件付き空間モードを生成し、ホログラフィックパターンを2光子状態に絡み合わせる。
これらのホログラムを特徴付けるために、さらに量子ホログラムトモグラフィーを開発し、ホログラム状態画素のフル密度行列をピクセルで再構成する。
再構成された密度行列ホログラムは、理論が示すように、異なるベル成分の間にコントラストが組み込まれて、個々のベル状態に取り付けられたテーラーメイドのホログラムのシンボルが表れている。
このフレームワークは、準曲面フォトニクスを量子状態再構成と統合し、ホログラフィックエンコードされた量子光に基づく高次元量子通信、暗号化、情報処理へのスケーラブルな経路を提供する。
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