論文の概要: 3D imaging of the biphoton spatiotemporal wave packet
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.21250v1
- Date: Thu, 29 Jan 2026 04:16:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-30 16:22:49.569072
- Title: 3D imaging of the biphoton spatiotemporal wave packet
- Title（参考訳）: バイフォトン時空間波パケットの3次元イメージング
- Authors: Yang Xue, Ze-Shan He, Hao-Shu Tian, Qin-Qin Wang, Bin-Tong Yin, Jun Zhong, Xiao-Ye Xu, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo,
- Abstract要約: 光子は、その豊富な自由度(DoF)のため、量子情報の最も重要なキャリアの一つである。
これらのDoFと隠れた相関を特徴付ける能力は、量子タスクに活用できるかどうかを決定する。
ここでは、量子光場を包括的に評価するために、3次元フォトニック波パケットと呼ばれる自己参照、高効率、全光学的手法を実験的に実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0148398217181445
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Photons are among the most important carriers of quantum information owing to their rich degrees of freedom (DoFs), including various spatiotemporal structures. The ability to characterize these DoFs, as well as the hidden correlations among them, directly determines whether they can be exploited for quantum tasks. While various methods have been developed for measuring the spatiotemporal structure of classical light fields, owing to the technical challenges posed by weak photon flux, there have so far been no reports of observing such structures in their quantum counterparts, except for a few studies limited to correlations within individual DoFs. Here, we propose and experimentally demonstrate a self-referenced, high-efficiency, and all-optical method, termed 3D imaging of photonic wave packets, for comprehensive characterization of the spatiotemporal structure of a quantum light field, i.e., the biphoton spatiotemporal wave packet. Benefiting from this developed method, we successfully observe the spatial-spatial, spectral-spectral, and spatiotemporal correlations of biphotons generated via spontaneous parametric down-conversion, revealing rich local and nonlocal spatiotemporal structure in quantum light fields. This method will further advance the understanding of the dynamics in nonlinear quantum optics and expand the potential of photons for applications in quantum communication and quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 光子は、様々な時空間構造を含む自由度(DoF)の豊富なため、量子情報の最も重要なキャリアの一つである。
これらのDoFを特徴付ける能力と、それらの間の隠れた相関は、量子タスクに活用できるかどうかを直接決定する。
古典光場の時空間構造を測定するための様々な手法が開発されているが、弱い光子フラックスによって生じる技術的課題のため、個々のDoF内の相関に限定したいくつかの研究を除いて、これらの構造を量子的に観測する報告はない。
本稿では,2光子時空間の時空間構造,すなわち2光子時空間波パケットを包括的に解析するために,光子波パケットの3次元イメージングと呼ばれる自己参照,高効率,全光学的手法を実験的に提案する。
本手法を応用し, 自然パラメトリックダウンコンバージョンによる双光子の空間空間, スペクトルスペクトル, 時空間相関の観測に成功し, 量子光場における局所的および非局所的時空間構造を明らかにする。
この方法は非線形量子光学における力学の理解をさらに進め、量子通信や量子コンピューティングへの応用のために光子のポテンシャルを拡大する。
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