論文の概要: Single Spatio-Temporal Mode Bright Twin-Beam Source Across the Near- and Mid-Infrared

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.15385v1
• Date: Thu, 14 May 2026 20:15:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-18 21:22:26.087953
• Title: Single Spatio-Temporal Mode Bright Twin-Beam Source Across the Near- and Mid-Infrared
• Title（参考訳）: 近赤外及び中赤外における単一時空間モードBright Twin-Beam源
• Authors: Gabriel Demontigny, Patrick Cusson, Amauri Perraton Elorza, Esteban Murillo Zapata, Eli Martel, Andrei Rasputnyi, Maria Chekhova, Stéphane Virally, Denis Seletskiy,
• Abstract要約: 超高速, 明るい, 絡み合ったツインビーム源を, 周期的に置換したニオブ酸リチウムの0型パラメトリックダウンコンバージョンにより, MHz繰り返し速度で導入する。 明るい数モードの制限では、全絡み合い資源は、モダリティと職業的自由度の間で明確に分離されていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce an ultrafast, bright, entangled twin-beam source generated by type-0 parametric down-conversion in periodically-poled lithium niobate at MHz repetition rate, with continuously tunable Schmidt number $K$ set by the pump pulse duration. Photon-number statistics characterization via $g^{(2)}(0)$ and singular-value decomposition of the signal spectral density matrix yield $K\simeq1.05$ and $K\simeq1.03$, respectively, maintained over multiple orders of magnitude in brightness. Group-delay dispersion of the pump drives a continuous transition from single-mode operation to a controlled multimode regime, consistent with the temporal gain window departing from the inverse phase-matching bandwidth. Strong non-degeneracy of the source (signal at 1.37 um, idler at 4.0 um, $\sim 100$ fs duration) decouples a mid-infrared interaction wavelength, which overlaps with molecular vibrational resonances, from a near-infrared detection band, establishing a practical platform for quantum-enhanced metrology, nonlinear interferometry, and mid-infrared spectroscopic sensing. We show that in the bright few-mode limit, the total entanglement resource is clearly separated between modal and occupational degrees of freedom, and that our source allocates up to 95-97% of that resource to the occupational sector.
• Abstract（参考訳）: パルスパルス持続時間によって連続的に調整可能なシュミット数$K$で、周期的に置換したニオブ酸リチウムの0型パラメトリックダウンコンバージョンにより発生する超高速で明るくて絡み合ったツインビーム源を導入する。 光子数統計学は、$g^{(2)}(0)$と信号スペクトル密度行列の特異値分解により、それぞれ$K\simeq1.05$と$K\simeq1.03$が、明るさの桁数で維持される。 ポンプの群遅延分散は、逆位相整合帯域から外れた時間ゲインウィンドウと整合して、単モード動作から制御多重モード状態への連続的な遷移を駆動する。 光源の強い非縮退性(信号: 1.37 で、アイドラー: 4.0 で、$\sim 100$ fs 時間)は、近赤外線検出バンドから分子振動共鳴と重なり合う中赤外相互作用波長を分離し、量子増幅メトロジー、非線形干渉法、中赤外分光計測のための実用的なプラットフォームを確立する。 明るい数モードの制限下では、総絡み合い資源は、モダリティと職業的自由度の間で明確に分離されており、我々の資源は、その資源の最大95～97%を職業セクターに割り当てている。

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