論文の概要: Quantum sensing through bosonic-fermionic Bell-state transitions in two-photon interference

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.14408v1
• Date: Fri, 12 Jun 2026 12:45:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-15 16:00:42.899495
• Title: Quantum sensing through bosonic-fermionic Bell-state transitions in two-photon interference
• Title（参考訳）: 2光子干渉によるボソニック-フェルミオン系ベル状態遷移による量子センシング
• Authors: Chahat Kaushik, Vimlesh Kumar, G. K. Samanta,
• Abstract要約: 香港・ウー・マンデル干渉(HOM)は、時間遅延に対する感度と光子の不識別性のため、量子センシングと気象学の中心的な資源となっている。 ここでは、2光子干渉における対称(ボソニック様)と反対称(フェルミオン様)ベル状態の連続的な遷移に基づく対称性制御量子センシングスキームを示す。 本研究は,ロバスト量子センシングとフォトニック量子情報処理のための制御可能な資源として交換対称性を確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Hong-Ou-Mandel (HOM) interference has become a central resource for quantum sensing and metrology owing to its sensitivity to temporal delay and photon indistinguishability. However, existing HOM-based sensing schemes generally rely on inserting a sample into one arm of the interferometer, making the measurement vulnerable to optical loss, alignment instability, and bandwidth-dependent distortion of the interference profile. Here, we demonstrate a symmetry-controlled quantum sensing scheme based on continuous transitions between symmetric (bosonic-like) and antisymmetric (fermionic-like) Bell states in two-photon interference. By imprinting a geometric phase onto the classical pump beam and transferring it to polarization-entangled photons generated via spontaneous parametric down-conversion, we coherently tune the exchange symmetry of the entangled state without altering the temporal or spectral indistinguishability of the photons. The HOM response evolves continuously from bunching to antibunching with a sine square phase dependence, producing a coincidence modulation of approximately 10 * 10^4 counts s^-1 counts/s. In contrast to conventional HOM sensing, the phase-modulation linewidth remains fixed at pi/2, independent of photon bandwidth. Using a birefringent crystal placed directly in the pump beam, we measure thermo-dispersive birefringence with a resolution of the order of 10^{-6} over a broad temperature range. Our results establish exchange symmetry as a controllable resource for robust quantum sensing and symmetry-engineered photonic quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 香港・ウー・マンデル干渉(HOM)は、時間遅延に対する感度と光子の不識別性のため、量子センシングと気象学の中心的な資源となっている。 しかし、既存のHOMベースのセンシング方式は、通常、サンプルを干渉計の片腕に挿入することに依存しており、計測は光学的損失、アライメント不安定、干渉プロファイルの帯域依存性の歪みに弱い。 ここでは、2光子干渉における対称(ボソニック様)と反対称(フェルミオン様)ベル状態の連続的な遷移に基づく対称性制御量子センシングスキームを示す。 古典的なポンプビームに幾何位相を印加し、自発的なパラメトリックダウンコンバージョンにより生じる偏光絡み光子に転送することにより、光子の時間的・スペクトル的不明瞭性を変化させることなく、絡み合った状態の交換対称性をコヒーレントに調整する。 HOM反応は正方形相依存性で束縛から反膨らみへと連続的に進化し、約10×10^4の同時変調がs^-1のカウント/sを発生させる。 従来のHOMセンシングとは対照的に、位相変調線幅は光子帯域に依存しないpi/2で固定されている。 ポンプビームに直接配置した複屈折結晶を用いて, 10^{-6} の分解能を広い温度範囲で測定した。 本研究は,ロバスト量子センシングとフォトニック量子情報処理のための制御可能な資源として交換対称性を確立した。

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