モノサイクル量子もつれ光の実現と新しい時間領域トモグラフィ法による検証

新时域层析成像方法实现单周期量子纠缠光并验证

基本信息

批准号：
11J00744
负责人：
田中陽
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は量子力学的もつれを利用した高い同時性をもつ光子対の発生である。当該年度では前年度実施されたチャープ擬似位相整合素子を用いた超広帯域光子対の量子もつれを評価すべく、1. 超広帯域周波数相関の直接測定、及び2. 二色量子干渉を用いた周波数量子もつれの特性評価、の二点について主体的に実験的研究を実施した。また量子計測科学への応用に向け、超伝導単一光子検出器の評価及び量子OCTの実現に関する2編の論文が共著者として出版された(Jpn. J. Appl. Phys. 52, 102801 (2013), Phys. Rev. A88, 043845 (2013))。1. 前年度実施された光子対の周波数相関測定を継続し、モノサイクル時間もつれが可能である光子対に対して相関測定を実施した。その結果、相関幅が192THzである世界最大の周波数相関幅測定に世界に先駆けて成功した。実験では光電子増倍管(浜松ホトニクスとの共同研究)とSiアヴァランシェフォトダイオードを用い、二光子波動関数の周波数領域の情報(絶対値の自乗)を読み出す事に成功した。2. 1.と同様の広帯域光子対を発生させ、二色の周波数フィルターを有するHong-Ou-Mandel干渉計で二色の光子対の量子もつれを評価した。フィルターの透過周波数差が最大177THzまでの5通りの二色量子状態につき、最大もつれ状態との忠実度が全て古典限界の70%を破る89%以上という結果を得た。干渉計の位相雑音の評価により、フィルタリング前の超広帯域光子対は高い純粋状態である事が予測される。これは時間領域でも純粋状態である事を意味し、実験に用いたチャープ素子でモノサイクル量子もつれ状態が可能である直接の証拠となる。また光子対の和周波発生については、引き続き修士の学生に理論面で詳細な議論を行い実験を担当してもらった。光子対のモノサイクル化に向け、プリズムペアを用いた分散補償系を導入し、非チャープ素子の光子対の和周波発生効率が9倍増加した。これは二光子波動関数の時間領域操作に相当し、今後の時間領域二光子エンジニアリングに道を開くものと期待される。

这项研究的目的是使用量子机械纠缠产生具有较高同时性能的光子对。在这个财政年度，为了使用上一年进行的CHIRP伪相匹配元素评估超宽带光子对中的量子纠缠，进行了两个要点上的实验研究：1。直接测量超宽带频率相关性的超宽带频率相关性，并估算频率量级的特征。此外，关于超导单光子探测器评估和量子OCT的实现的两篇论文已作为其应用于量子测量科学的合着者（JPN。J。Appl。Phys。52，102801（2013），Phys。Phys。Rev.A88，043845（2013））。 1。去年执行的光子对的频率相关测量，并在能够具有单核流时间纠缠的光子对上进行相关测量。结果，这是世界上第一个成功的频率相关宽度，其相关宽度为192THz。在实验中，我们成功读取了使用光电型管（与Hamamatsu Photonics的协作研究）和Si Avalanche Photodiode的两光子波函数的频域信息（绝对值的平方）。 2。产生了与1中类似的宽带光子对，并使用带有双色频率滤波器的Hong-Ou-Mandel干涉仪评估了两色光子对的量子纠缠。对于五个不同的滤波器传输频率差，最高为177THz，对最大纠缠状态的保真度为89％或更多，破坏了经典限制的70％。干涉仪相位噪声评估预测，滤波前的超宽带光子对处于高纯状态。这意味着它在时域也处于纯状态，提供了直接的证据表明，通过实验中使用的chirp元素，单核细胞量子纠缠状态可能是可能的。此外，硕士的学生继续详细讨论和处理有关光子对的总和生成的实验。朝向单核细胞光子对，引入了使用棱镜对的分散补偿系统，并增加了9倍非晶状元素的光子光对的总频率产生效率。这对应于两光子波函数的时域操纵，并有望为未来的时域两光孔工程铺平道路。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Investigations on the Performance of a Ultra-low Dark Count Superconducting Nanowire Single Photon Detector

超低暗计数超导纳米线单光子探测器性能研究

DOI：
10.7567/jjap.52.102801
发表时间：
2013
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Shanthi Subashchandran;Ryo Okamoto;Labao Zhang;Akira Tanaka;Masayuki Okano;Lin Kang;Jian Chen;Peiheng Wu and Shigeki Takeuchi
通讯作者：
Peiheng Wu and Shigeki Takeuchi

Spectral dependence of ultra-low dark count Superconducting single photon detector for the evaluation of broadband parametric fluorescence

用于评估宽带参量荧光的超低暗计数超导单光子探测器的光谱依赖性