論文の概要: Attosecond delay metrology beyond the photon coherence time with spectrally resolved Hong-Ou-Mandel interferometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.16849v1
- Date: Sat, 18 Jul 2026 15:12:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-21 18:48:37.271817
- Title: Attosecond delay metrology beyond the photon coherence time with spectrally resolved Hong-Ou-Mandel interferometry
- Title（参考訳）: スペクトル分解したHong-Ou-Mandel干渉計を用いた光子コヒーレンス時間を超えるアト秒遅延メロジ
- Abstract要約: ホン・ウー・マンデル干渉計は量子精度限界での遅延推定を可能にする。
測定クレーマー・ラオ境界における単方向の経路遅延検出を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.39089069256361736
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Hong-Ou-Mandel (HOM) interferometry enables delay estimation at the quantum precision limit but is traditionally constrained to path differences within the coherence time of the interfering photons. Here, we demonstrate single-measurement path-delay sensing at the measurement Cramer-Rao bound using spectrally resolved HOM interference, thereby removing the conventional dynamic-range limitation imposed by the photon coherence window, with no scanning required for calibration. By extracting delay information from the spectral interference fringes of spectrally entangled photon pairs, we retain near-optimal sensitivity over an operational range exceeding the photon coherence time by over two orders of magnitude. Using one million detected photon pairs, we achieve a time-delay precision of 20 attosecond (6 nm), while real-time operation (at 1 Hz) yields 330 attosecond (100 nm) precision. Because the estimator relies on fringe periodicity rather than absolute coincidence rates, the method is intrinsically robust to photon losses and variations in interference visibility, eliminating the need for recalibration. As a practical demonstration, we measure the thickness of a 300 um transmissive target with nanometer-scale precision. These results mark a significant step towards deploying quantum-limited measurements in real-world sensing applications using HOM interferometry.
- Abstract（参考訳）: ホン・ウー・マンデル干渉計(HOM)は量子精度限界での遅延推定を可能にするが、伝統的に干渉光子のコヒーレンス時間内での経路差に制約される。
ここでは、スペクトル分解されたHOM干渉を用いた測定クレーマー・ラオ境界における単一測定パス遅延検出を実証し、キャリブレーションに必要のない光子コヒーレンスウィンドウによって課される従来のダイナミックレンジ制限を除去する。
スペクトルに絡み合った光子対のスペクトル干渉縞から遅延情報を抽出することにより、光子コヒーレンス時間を超える操作範囲のほぼ最適感度を2桁以上保持する。
検出された100万光子対を用いて、時間遅延精度は20 attosecond (6 nm)、リアルタイム動作(1 Hz)は330 attosecond (100 nm)である。
推定器は絶対的一致率よりも外周周期性に依存しているため、この手法は光子損失や干渉可視性の変化に対して本質的に堅牢であり、再校正の必要性を排除している。
実演として,300Umの透過目標の厚さをナノメートルの精度で測定する。
これらの結果は、HOMインターフェロメトリを用いた実世界のセンシングアプリケーションにおける量子制限測定の展開に向けた重要なステップである。
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