論文の概要: Entanglement Certification in Bulk Nonlinear Crystal for Degenerate and Non-degenerate SPDC for Quantum Imaging Application

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.26416v1
• Date: Thu, 30 Oct 2025 12:07:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-31 16:05:09.798849
• Title: Entanglement Certification in Bulk Nonlinear Crystal for Degenerate and Non-degenerate SPDC for Quantum Imaging Application
• Title（参考訳）: 量子イメージングのためのバルク非線形結晶の縮退および非縮退SPDCにおけるエンタングルメント認証
• Authors: Hashir Kuniyil, Asad Ali, Saif Al-Kuwari,
• Abstract要約: 光子対が絡み合った量子イメージングは、古典的な限界を超える性能を約束する。 我々はこれらの要因を近距離場と遠距離場の両方で観測された横相関に関連付ける統一モデルを構築した。 バルク結晶中の複屈折性ウォークオフを解析し、その明らかな絡み合いの劣化を補正できることを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1240669509034298
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum imaging with entangled photon pairs promises performance beyond classical limits, yet phase-matching, nonlinear crystal properties, and pump size jointly constrain its ultimate spatial resolution. We develop a unified model that relates these factors to the transverse correlations observed in both near and far-field planes, treating both degenerate and non-degenerate Type-I SPDC processes equally. By explicitly incorporating crystal length, pump beam waist, and spectral filtering into the biphoton amplitude, we demonstrate that narrowband signal filtering influences frequency-angle mixing. This approach minimizes conditional position uncertainty, particularly in non-degenerate SPDC scenarios, which enhances spatial resolution while maintaining the necessary multimode structure for imaging. We further analyze birefringent walk-off in bulk crystals and demonstrate that its apparent degradation of entanglement, such as weakened transverse anti-correlations and inflated Reid products, can be corrected. This correction follows frequency non-degeneracy and walk-off-aware reconstruction, recovering the correct correlation ridge and improving entanglement strength. The framework provides quantitative design rules that link filter bandwidth, crystal length, and pump waist to achievable resolution. Our results offer practical guidance for optimizing quantum microscopy and ghost imaging setups, where achieving high spatial resolution and robust entanglement certification simultaneously is crucial.
• Abstract（参考訳）: 束縛された光子対を持つ量子イメージングは、古典的な限界を超えた性能を約束するが、位相マッチング、非線形結晶特性、ポンプサイズは最終的な空間分解能を共に制限する。 我々は,これらの因子を近接場と遠方界の両方で観測される横相関に関連付ける統一モデルを構築し,縮退型および非退化型SPDCプロセスの両方を等しく扱う。 両光子振幅に結晶長, ビームウエスト, スペクトルフィルタリングを明示的に組み込むことで, 狭帯域信号フィルタリングが周波数-角混合に影響を及ぼすことを示した。 このアプローチは、特に非退化SPDCシナリオにおける条件位置の不確実性を最小限に抑え、撮像に必要な多重モード構造を維持しながら空間分解能を高める。 さらに, バルク結晶中の複屈折性ウォークオフを解析し, 逆相関の弱化やReid生成物の膨潤化など, 絡み合いの顕著な劣化を補正できることを実証した。 この補正は、周波数非退化とウォークオフ・アウェアの再構築に追随し、正しい相関リッジを回復し、絡み合い強度を向上させる。 このフレームワークは、フィルタ帯域幅、結晶長、ポンプ腰を達成可能な解像度にリンクする定量的な設計規則を提供する。 本研究は,高空間分解能とロバストエンタングルメント認証を同時に実現する量子顕微鏡とゴーストイメージングを最適化するための実用的なガイダンスを提供する。

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