論文の概要: Single-shot coherent process tomography and mid-infrared polarimetry with undetected photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.31043v1
• Date: Fri, 25 Sep 2026 09:34:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-28 18:27:51.32748
• Title: Single-shot coherent process tomography and mid-infrared polarimetry with undetected photons
• Title（参考訳）: 非検出光子を用いた単発コヒーレントプロセストモグラフィーと中赤外偏光度測定
• Abstract要約: 検出されていない光子による測定は、検出されないプローブビームの特性を推測し、中赤外情報をシリコンフレンドリーな波長に転送する。 斜めに励起された結晶源を持つ非線形干渉計は、検出されていないビームのコヒーレントなプロセストモグラフィーを1つの分光器フレームで行うことを示す。 非検出光子トモグラフィで最初に気づいたフィッシャー情報解析は、精度の予算を設定し、遅延多重化とシーケンシャルプロトコルを等光子数で比較する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Measurements with undetected photons infer properties of a probe beam that is never detected, transferring mid-infrared information onto silicon-friendly wavelengths. Tomography in this paradigm has so far relied on switched settings or scanned phases, referenced across a drift-sensitive campaign; no protocol reads all Jones parameters from one frame. We show that a folded nonlinear interferometer with a diagonally pumped crossed-crystal source performs coherent process tomography of the undetected beam in a single spectrometer frame: it reconstructs all seven parameters of the beam's round-trip Jones matrix, the coherent part of the channel. Birefringent group-delay walk-off, normally a calibration nuisance, acts as a frequency multiplexer: each Jones-matrix element is assigned its own carrier, a spectral fringe period paired with a detector port. Because the multiplexing exploits the down-conversion bandwidth rather than merely tolerating it, a single Fourier transform per detector trace returns all four moduli and all three relative phases across that bandwidth, i.e., the full round-trip Jones spectrum up to a global phase, with no scan or setting change (after a one-time reference frame). Simultaneity makes every relative phase immune to common-mode drift, and a dark carrier, a self-interference term that unitarity forces to vanish, provides a built-in null test. For realistic parameters of a periodically poled KTP source the scheme yields wavelength-resolved mid-infrared polarimetry across 3.5-4.2 microns (~80 spectral points per Jones element) on a silicon camera, extending to depth-resolved Jones matrices, i.e., polarization-sensitive optical coherence tomography with undetected photons. A Fisher-information analysis, the first we are aware of in undetected-photon tomography, sets the precision budget and compares delay multiplexing to sequential protocols at equal photon number.
• Abstract（参考訳）: 検出されていない光子による測定は、検出されないプローブビームの特性を推測し、中赤外情報をシリコンフレンドリーな波長に転送する。 このパラダイムのトモグラフィーは、これまでのところ、切り替えられた設定やスキャンされたフェーズに依存しており、ドリフトに敏感なキャンペーンを通して参照されている。 斜めに励起されたクロス結晶源を持つ折り畳み非線形干渉計は、検出されていないビームのコヒーレントなプロセストモグラフィーを単一分光器フレームで実行し、ビームのラウンドトリップ・ジョーンズ行列の7つのパラメータ、すなわちチャネルのコヒーレントな部分全てを再構成することを示した。 複屈折型群遅延ウォークオフ(通常は校正ニュアンス)は周波数多重器として働き、各ジョーンズ行列要素は、検出器ポートと組み合わせたスペクトル外周周期である独自のキャリアを割り当てる。 多重化は単に許容するのではなく、ダウンコンバージョン帯域を利用するため、検出器毎の1つのフーリエ変換は4つの変調と3つの相対位相全てをその帯域にわたって返す。 同時に、全ての相対位相は共通モードドリフトに免疫し、ユニタリティが消滅する自己干渉用語であるダークキャリアは、組み込まれたヌルテストを提供する。 周期的偏極KTP源の現実的なパラメータについて、このスキームはシリコンカメラ上の3.5-4.2ミクロン(ジョーンズ要素あたり約80のスペクトル点)で波長分解された中赤外偏光度を出力し、深さ分解されたジョーンズ行列、すなわち未検出光子を用いた偏光感度光コヒーレンストモグラフィに拡張する。 非検出光子トモグラフィで最初に気づいたフィッシャー情報解析は、精度の予算を設定し、遅延多重化とシーケンシャルプロトコルを等光子数で比較する。

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