論文の概要: Mode-tunable inter-core coupling of photon-number-resolved quantum light in a telecom multicore fiber
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.03493v1
- Date: Fri, 02 Oct 2026 15:55:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-06 00:14:30.462653
- Title: Mode-tunable inter-core coupling of photon-number-resolved quantum light in a telecom multicore fiber
- Title（参考訳）: テレコムマルチコアファイバにおける光子数分解量子光のモード可変核間カップリング
- Abstract要約: マルチコア光ファイバ(MCF)は、高次元鍵分布、絡み合い、フォトニック量子ウォークのための量子プラットフォームとして注目を集めている。
ここでは、設計波長から遠く離れた、テレコムグレードの39コアファイバを動作させ、それぞれのコアが正確に2つのLPモードグループをサポートする。
一致したイベント選択が、事故が減じられなければ、光子数依存のクロストークをいかに生み出すかを示す。
- 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: Multicore optical fibers (MCFs), developed to scale classical telecommunications, are gaining traction as a quantum platform for high-dimensional key distribution, entanglement, and photonic quantum walks. So far, quantum light has occupied these fibers only as single-mode path channels; the spatial-mode structure within each core has remained untouched. Here we operate a telecom-grade 39-core fiber far from its design wavelength, where each core supports exactly two LP mode groups (LP01, LP11), and measure heralded photon-number states |1> and |2>, resolving the photon number simultaneously with the intra-core spatial mode or with the core index. Displacing the launch prepares a coherent LP01-LP11 superposition whose single-sided intensity pattern shows that the intermodal phase is preserved over the fiber: a drift-resolved joint fit gives a pixel asymmetry (0.4% vs 47%) incompatible with an incoherent mode mixture. Because the two modes couple to neighboring cores at different rates (kappa_LP11/kappa_LP01 = 2.4), the launched mode content acts as a state-selectable coupling knob: the effective inter-core coupling of the passive fiber is set by the launch alone (3.9-13.1%), a tunability that otherwise requires electro-optic, thermo-optic, or mechanical reconfiguration. The propagation is photon-number independent: the per-photon crosstalk of heralded |2> states equals that of |1>, bounding any Fock-state dependence to |dx/x| < 6.1% (95% CL), and the imaged mode distributions of |1> and |2> agree to better than 1%. This measured linear-optics null, validated against exact Fock-space simulation, is the baseline against which genuine multiphoton interference in fiber quantum walks must be certified; we also show how coincidence-based event selection produces spurious photon-number-dependent crosstalk if accidentals are not subtracted.
- Abstract（参考訳）: 古典的電気通信をスケールするために開発されたマルチコア光ファイバ(MCF)は、高次元鍵分布、絡み合い、フォトニック量子ウォークのための量子プラットフォームとして注目を集めている。
これまでのところ、量子光はこれらのファイバーを単一モード経路チャネルとしてのみ占有しており、各コア内の空間モード構造は触れられていない。
ここでは、その設計波長から遠く離れたテレコムグレードの39コアファイバを動作させ、各コアが正確に2つのLPモード群(LP01, LP11)をサポートし、光子数状態 |1> と |2> を測定し、コア内空間モードとコアインデックスを同時に解決する。
発射を分解してコヒーレントLP01-LP11の重ね合わせを作成し、片面の強度パターンは、モーダル相が繊維上に保存されていることを示し、ドリフト分解された関節フィットは、非コヒーレントモード混合物と互換性のないピクセル非対称性(0.4%対47%)を与える。
2つのモードは隣のコアと異なる速度(kappa_LP11/kappa_LP01 = 2.4)で結合するため、起動モードの内容は状態選択可能なカップリングノブとして機能する。
この伝播は光子数非依存であり、hdx/x| <6.1% (95% CL) のフォック状態依存性は |1> と |2> の像モード分布は 1% 以上と一致する。
この測定された線形光学ヌルは、正確なフォック空間シミュレーションに対して検証され、ファイバー量子ウォークにおける真の多光子干渉が証明されなければならないベースラインである。
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