論文の概要: Bidimensional measurements of photon statistics within a multimodal temporal framework

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.11403v1
• Date: Fri, 14 Nov 2025 15:30:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-17 22:42:18.681302
• Title: Bidimensional measurements of photon statistics within a multimodal temporal framework
• Title（参考訳）: 多モード時間的枠組みにおける光子統計量の二次元計測
• Authors: C. Hainaut, K. Ouahrouche, A. Rancon, G. Patera, C. Ouarkoub, M. Le Parquier, P. Suret, A. Amo,
• Abstract要約: 我々は,ピコ秒分解能を持つ2次元空間におけるコヒーレント光子統計と熱光子統計の区別が可能であることを示す。 同時に、回収された分布は、真空汚染の結果、理想的な分布から逸脱することがわかった。 このことは、2次元光子統計量を測定するための堅牢なアプローチを確立し、そのような測定の忠実さを制限する基本的な要因を明らかにしている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Ultrafast imaging of photon statistics in two dimensions is a powerful tool for probing non-equilibrium and transient optical phenomena, yet it remains experimentally challenging due to the simultaneous need for high temporal resolution and statistical fidelity. In this work, we demonstrate spatially resolved single-shot measurements of photon number distributions using difference-frequency generation (DFG) in a nonlinear BBO crystal. We show that our platform can discriminate between coherent and thermal photon statistics across two spatial dimensions with picosecond resolution. At the same time, we find that the retrieved distributions deviate from the ideal ones, a consequence of vacuum contamination and the multimodal response of the amplifier. To explain this, we develop a temporal mode decomposition framework that captures the essential physics of signal amplification and fluorescence, and quantitatively reproduces the experimental findings. This establishes a robust approach for measuring two-dimensional photon statistics while clarifying the fundamental factors that limit the fidelity of such measurements.
• Abstract（参考訳）: 2次元における光子統計の超高速イメージングは、非平衡かつ過渡的な光学現象を探索するための強力なツールであるが、高時間分解能と統計的忠実性を必要とするため、実験的に困難である。 本研究では,非線形BBO結晶における差周波生成(DFG)を用いた光子数分布の空間分解単発測定を行った。 我々は,ピコ秒分解能を持つ2次元空間におけるコヒーレント光子統計と熱光子統計の区別が可能であることを示す。 同時に, 得られた分布は, 真空汚染と増幅器のマルチモーダル応答の結果, 理想的な分布から逸脱することがわかった。 これを説明するために,信号増幅と蛍光の基本物理を捕捉し,実験結果を定量的に再現する時間モード分解フレームワークを開発した。 このことは、2次元光子統計量を測定するための堅牢なアプローチを確立し、そのような測定の忠実さを制限する基本的な要因を明らかにしている。

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