論文の概要: Radial Schmidt mode detector of entangled photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.25735v1
• Date: Wed, 24 Jun 2026 12:02:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-25 17:05:30.320835
• Title: Radial Schmidt mode detector of entangled photons
• Title（参考訳）: 絡み合った光子の放射シュミットモード検出器
• Abstract要約: 自然パラメトリックダウンコンバージョン法(SPDC)によって生成される高次元空間交絡2光子状態は、量子情報科学応用の有望な資源となっている。 高次元絡み合いの利点を利用するためには、シュミット基底における検出能力が必要である。 まず、SPDC二光子状態のアジムタール平均化は、典型的な実験条件下では放射状シュミット分解形式となることを理論的に示す。 次に、SPDC光子の放射状基底における密度行列を特徴付けることにより、放射状シュミットモードとそのスペクトルを抽出する革新的なアプローチを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3945667338743672
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: High-dimensional spatially entangled two-photon state generated by spontaneous parametric down-conversion process (SPDC) has become a promising resource for several quantum information science applications. For harnessing high-dimensional entanglement advantages, detection capability in the Schmidt basis is a necessity. Spatial entanglement has been explored in several modal bases, such as pixel, azimuthal, and radial modes. Among them, pixel and azimuthal entanglement have been widely utilized due to efficient access to their Schmidt modes, while radial-mode entanglement remains underexploited. This is because for radial coordinates, there is neither a Schmidt-decomposed form for the SPDC photons nor is there a technique for measuring high-dimensional radial Schmidt modes, which is a major roadblock in harnessing radial mode advantages. In this work, we first theoretically show that the azimuthal averaging of SPDC two-photon state yields a radial Schmidt-decomposed form under typical experimental situations. We then demonstrate an innovative approach for extracting the radial Schmidt modes and their spectrum by characterizing the density matrix in the radial basis of one of the SPDC photons. Finally, we report the first-ever measurement of radial Schmidt spectrum of upto 50 radial Schmidt modes with about 98\% fidelity.
• Abstract（参考訳）: 自然パラメトリックダウンコンバージョン法(SPDC)によって生成される高次元空間交絡2光子状態は、いくつかの量子情報科学応用の有望な資源となっている。 高次元絡み合いの利点を利用するためには、シュミット基底における検出能力が必要である。 空間的絡み合いは、ピクセル、アジムタール、ラジアルモードなど、いくつかのモードベースで探索されてきた。 これらのうち、ピクセルとアジムタールの絡み合いはシュミットモードへの効率的なアクセスのために広く利用されてきたが、ラジアルモードの絡み合いは未解明のままである。 これは、ラジアル座標の場合、SPDC光子に対してシュミット分解形式は存在せず、また高次元ラジアルシュミットモードを測定する技術も存在しないためである。 本研究ではまず,SPDC 2光子状態のアジムタール平均化が典型的な実験条件下で放射状シュミット分解形を生成することを理論的に示す。 次に、SPDC光子の放射状基底における密度行列を特徴付けることにより、放射状シュミットモードとそのスペクトルを抽出する革新的なアプローチを示す。 最後に,約98.%の忠実度を持つ50の放射状シュミットモードの放射状シュミットスペクトルを初めて測定した。

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