この作品は、ERA-NET CHIST時代（ &#39;QScale&#39;プロジェクト）により、およびERCの開始補助金」HybridNet」でサポートされています。 F·バルボサは、CNRとFAPESP、Kの黄中国国家優秀博士論文（PY2012004）、中国奨学金委員会の作成者のための財団からのサポートからのサポートを認めるものです。 C.ファーブルとJ. Lauratは研究所ユニ·ド·フランスのメンバーである。

1。光パラメトリック発振器<ol><li> （改良された機械的安定性と減少内損失のための）長さ4cm semimonolithic線形空洞を構築する。入力ミラーを直接非線形​​結晶の一方の面に塗布される。 </li><li> 1064 nmの信号とアイドラ用の532 nmおよび高反射でポンプの95％の入力カプラ反射を選択​​します。逆に、ポンプ用と赤外線用= 10％、透過率Tの高度に反射する出力カプラを選択します。 OPOの自由スペクトル範囲は、Δω= 4.3 GHzのに等しく、帯域幅は約60 MHzです。 すなわちポンプのダウンコンバートフィールドの、空洞が三重共鳴してください。 </li><li>タイプII OPOシステムやI型OPO用PPKTP結晶のKTP結晶を使用してください。その位相整合温度で結晶を、温度安定化させる。 </li><li>レーザ光源として使用する連続波周波数倍増のNd：YAGレーザである。 532 nmでOPOポンプやインを使用するホモダイン検出のための局部発振器（LO）として、高フィネス共振器（モードクリーナー）による空間フィルタリングの後、光frared。 </li><li>ポンプと共振器モードとの間にモード整合を達成。 </li><li>パウンド - ド·ホール技術によってポンプ共鳴上の共振器長をロックします。この目的のために、ポンプに12MHzの電気光学変調を適用し、光アイソレータを有するキャビティから後方反射された光を検出する。 </li></ol> 2条件付き製造：告げるパスのフィルタリング<ol><li> 2モードにOPO出力を分離する。他方はホモダイン検出によって検出される予告状態である間Oneは、告げるモードに対応する。 </li><li>単一光子検出器に向かって告げるモードを導く。具体的には、タイプII OPOのために、偏光ビームスプリッタ（PBS）で直交信号とアイドラモードを分離する。タイプI OPO等によって絞ら真空のごく一部（3％）をタップするビームスプリッター（BS）。 </li><li> OPOキャビティによる周波数非縮退モードを削除するに告げるモードをフィルタリングします。 OPOの場合、出力は確かに多くのペアごとの相関関係が、スペクトル的に分離モード、ωが含まれている0 +Nδω、ωnは整数0-Nδω。キャリア周波数で予告状態を生成するために、これらの非縮退モードの全てを除外することが必要である。 <ol><li> 0.5nmの帯域幅を持つ最初の干渉フィルタを使用します。 </li><li> 330ギガヘルツの自由スペクトル領域および300 MHzの（千の周りに0.4ミリメートルとフィネスの周りの長さ）の帯域幅を持つ自家製リニアファブリ·ペロー共振器を追加します。キャビティ帯域幅は、OPOの一方干渉フィルタの周波数窓よりも大きくする自由スペクトル領域よりも大きくなるように選択される。 </li><li>非縮退モードの少なくとも全体の25デシベル除去を実現。 </li></ol></li><li>フィルタリングファブリをロックするディザ·アンド·ロック技術によりペロー共振器。 <ol><li>この目的のために、光スイッチを介して後方に伝播する補助ビームを注入し、光アイソレータによるフィルタリングキャビティの入口にそれを拒絶する。出力で光を検出する。 </li><li> 10ミリ秒の間に空洞をロックし、補助線をオフにして90ミリ秒の測定期間の後に開始します。 </li></ol></li><li>測定期間中に単一光子検出器によって濾過告げるモードを検出する。超伝導単一光子検出器（SSPD）は、そうでなければ、条件状態の忠実度を低下させるであろうダークノイズ（数Hz）の量を制限するために使用される。 </li></ol>ホモダイン検出による3。量子状態トモグラフィー<ol><li>特徴づけるために磁界の強い連続波局部発振器（LO、6ミリワット）を干渉させられる50/50ビームスプリッタ、及び高量子effは一対からなる平衡ホモダイン検出で予告状態を検出iciencyのInGaAsフォトダイオード。 </li><li>検出を位置合わせするために、LOモードに1064nmのモードが一致し、このモードではOPO空洞内に明るい補助ビームを注入する。 1に近い縞の可視性を実現しています。いずれのモードの不一致が二次検出の損失につながります。 </li><li>ホモダイン検出特性を確認してください。 6メガワットのLOパワーで、ショット雑音限界（SNL）は、50 MHzまで平坦である。それは、低解析周波数（MHz）での電子ノイズより上の50MHzの解析周波数で上記16デシベル以上20デシベルです。それが（10デシベル（20デシベル）の距離は10パーセント（1％）効果的な損失につながる）24検出の損失につながりますので、この距離は重要なパラメータである。 </li><li>単一光子検出器からのすべての検出イベントの場合は、100ナノ秒の間に5 Gサンプル/秒のサンプリングレートを持つオシロスコープでホモダイン光電流を記録します。測定中に、PZTに取り付けられたミラーとLO位相スイープ。 </li><li> GIで記録された各セグメントをフィルタリング成功するたびに調製時の条件付き状態の単一積分値を得るために、一時的なモード機能をVEN。低ゲインに最適なモード機能は、OPOの帯域幅の逆数に等しい減衰定数との両面指数関数25に近接しています。最適モードはまた、自己相関関数26の固有関数展開を用いて求めることができる。 </li><li>最尤アルゴリズム27での測定値（50,000断層撮影のために必要とされる）と、後工程のデータを蓄積する。この手順は、予告状態の密度行列と対応するウィグナー関数8の再構築を可能にします。 </li></ol>タイプII OPOとの単一光子状態の4。条件の準備<ol><li>多光子ペアの非常に低い確率を持つことがはるかにしきい値以下のタイプII OPO（80 mWのしきい値はこちら1 MW）をポンプ。 </li></ol>コヒーレントの5。条件付き準備タイプI OPOとの状態重畳<ol><li>スペクトラムアナライザとのしきい値に近いOPOによって生成されたスクイーズ真空を確認してください。測定された雑音スペクトルを図3に示す。 </li><li>低側波帯周波数（数MHz）で絞りの約3デシベルの観察を可能にするポンプパワーでOPOを運営しています。 </li><li>ホモダイン測定では、位相情報は、CSS状態として位相依存性状態のために重要である。 （測定期間の90ミリ秒とロック期間の10ミリ秒に相当する。）90％のデューティサイクルで10 Hzのノコギリ波とLO位相をスキャンし、測定期間中に、単独で存在することを確認するためにスイープを同期するPZTに取り付けられたミラーの1方向の掃引。 </li><li>分散を測定し、測定された直交位相を推定するホモダイン信号を使用してください。 </li></ol>

<ol>
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C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+computation+with+optical+coherent+states.">Quantum computation with optical coherent states.</a> Phys. Rev. A. 68, 042319 (2003).</li><li>Leonhardt, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Measuring the quantum state of light. , (1997).</li><li>Hong, C. K., Mandel, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+realization+of+a+localized+one-photon+state.">Experimental realization of a localized one-photon state.</a> Phys. Rev. Lett. 56, 58-60 (1986).</li><li>Lvovsky, A. 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Lett. 87, (2001).</li><li>Ourjoumtsev, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generating+optical+Schr&#246;dinger+kittens+for+quantum+information+processing.">Generating optical Schr&#246;dinger kittens for quantum information processing.</a> Science. 312, 83-86 (2006).</li><li>D'Auria, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+the+heralding+detector+properties+on+the+conditional+generation+of+single-photon+states.">Effect of the heralding detector properties on the conditional generation of single-photon states.</a> Eur. Phys. Journ. D. 66, 249 (2012).</li><li>D'Auria, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+decoherence+of+single-photon+counters.">Quantum decoherence of single-photon counters.</a> Phys. Rev. Lett. 107, (2011).</li><li>Huisman, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Instant+single-photon+Fock+state+tomography.">Instant single-photon Fock state tomography.</a> Opt. Lett. 34, 2739-2741 (2009).</li><li>Morin, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-fidelity+single-photon+source+based+on+a+Type+II+optical+parametric+oscillator.">High-fidelity single-photon source based on a Type II optical parametric oscillator.</a> Opt. Lett. 37, 3738-3740 (2012).</li><li>Ou, Z. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realization+of+the+Einstein-Podolski-Rosen+paradox+for+continuous+variables.">Realization of the Einstein-Podolski-Rosen paradox for continuous variables.</a> Phys. Rev. Lett. 68, 3663-3666 (1992).</li><li>Laurat, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Type-II Optical Parametric Oscillator: a versatile source of quantum correlations and entanglement in Quantum information with continuous-variables of atoms and light. , (2005).</li><li>Laurat, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compact+source+of+Einstein-Podolski-Rosen+entanglement+and+squeezing+at+very+low+noise+frequencies.">Compact source of Einstein-Podolski-Rosen entanglement and squeezing at very low noise frequencies.</a> Phys. Rev. A. 70, (2004).</li><li>D'Auria, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Full+characterization+of+Gaussian+bipartite+entangled+states+by+a+single+homodyne+detector.">Full characterization of Gaussian bipartite entangled states by a single homodyne detector.</a> Phys. Rev. Lett. 102, (2009).</li><li>Dakna, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generating+Schr&#246;dinger-cat-like+states+by+means+of+conditional+measurements+on+a+beam+splitter.">Generating Schr&#246;dinger-cat-like states by means of conditional measurements on a beam splitter.</a> Phys. Rev. A. 55, 3184-3194 (1997).</li><li>Gerrits, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+optical+coherent-state+superpositions+by+number-resolved+photon+subtraction+from+the+squeezed+vacuum.">Generation of optical coherent-state superpositions by number-resolved photon subtraction from the squeezed vacuum.</a> Phys. Rev. A. 82, (2010).</li><li>Neergaard-Nielsen, J. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+a+Superposition+of+Odd+Photon+Number+States+for+Quantum+Information+Networks.">Generation of a Superposition of Odd Photon Number States for Quantum Information Networks.</a> Phys. Rev. Lett. 97, (2006).</li><li>Wakui, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+subtracted+squeezed+states+generated+with+periodically+poled+KTiOPO4.">Photon subtracted squeezed states generated with periodically poled KTiOPO4.</a> Opt. Express. 15, 3568-3574 (2007).</li><li>Kumar, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Versatile+wideband+balanced+detector+for+quantum+optical+homodyne+tomography.">Versatile wideband balanced detector for quantum optical homodyne tomography.</a> Optics Com. 285, 5259-5267 (2012).</li><li>Nielsen, A. E. B., M&#248;lmer, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-photon-state+generation+from+a+continuous-wave+nondegenerate+optical+parametric+oscillator.">Single-photon-state generation from a continuous-wave nondegenerate optical parametric oscillator.</a> Phys. Rev. A. 75, (2007).</li><li>Morin, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimentally+accessing+the+optimal+temporal+mode+of+traveling+quantum+light+states.">Experimentally accessing the optimal temporal mode of traveling quantum light states.</a> Phys. Rev. Lett. 111, 213-602 (2013).</li><li>Lvovsky, A. I., Raymer, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous-variable+optical+quantum-state+tomography.">Continuous-variable optical quantum-state tomography.</a> Rev. Mod. Phys. 81, 299-332 (2009).</li><li>Marek, P., Fiurasek, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elementary+gates+for+quantum+information+with+superposed+coherent+states.">Elementary gates for quantum information with superposed coherent states.</a> Phys. Rev. A. 82, (2010).</li><li>Morin, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+creation+of+hybrid+entanglement+between+particle-like+and+wave-like+optical+qubits.">Remote creation of hybrid entanglement between particle-like and wave-like optical qubits.</a> Nat. Photonics. Eprint. , (2013).</li></ol>

著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。

ここに提示され、条件付き調製技術は、いつも最初の二部リソースと告げる検出器による測定の間の相互作用である。これらの2つの成分​​が強く生成された状態の量子的特性に影響を与える。 まず、準備された状態の純度が強く、そのため「良い」、OPOが必要とされる初期リソースの1に依存している。 「良い」OPOとは何ですか？これは、エスケープ効率ηが1に近い?...

光学場を走行量子状態を設計する能力は、量子通信、コンピューティング、度量衡などの量子情報科学技術1、の中心的な要件です。ここでは、一次リソースとして閾値未満で動作連続波光パラメトリック発振器3,4からの光を用いて、いくつかの特定の量子状態の調製および特徴について議論する。具体的には、2つのシステムが考慮されます-タイプII位相整合OPOおよびI型OPO -それぞれ予告単一光子の信頼性の生成を可能にし、光コヒーレント状態の重ね合わせ（CSS）、形、すなわち状態の|α &gt; - |-α&gt;。これらの状態は、非線形光学量子計算6から光ハイブリッドプロトコル5,7に至るまで、量子情報のさまざまなプロトコルを実装するための重要な資源である。重要なことは、メソッドのP<html>十分に制御された時空間モードに真空および放出の低い混合物を得ることが可能ここに憤慨。 一般的に言えば、量子状態は、ウィグナー関数W（x、p）は8と呼ばれる位相空間における準確率分布の形状に応じてガウシアン状態及び非ガウス状態として分類することができる。非ガウス状態の場合は、ウィグナー関数は、非古典的特質の強い署名を負の値を取ることができます。単一光子またはコヒーレント状態の重ね合わせは、確かに非ガウス状態です。 そのような状態を生成するための効率的な手順は、初期ガウスリソースがそのような光子計数9,10,11,12,13などのいわゆる非ガウス測定と組み合わされる、条件付き調製技術として知られている。しかし、確率予告この一般的スキームは、 図1aに描かれている。 「FO：コンテンツの幅= &quot;5インチ&quot; FO：SRC = &quot;/ files/ftp_upload/51224/51224fig1highres.jpg&quot; SRC = &quot;/ files/ftp_upload/51224/51224fig1.jpg&quot; /&gt; 図1（A）、条件付き調製技術の概念図式。 （b）は、直交偏光子対（タイプ-IIのOPO）からの単一光子状態の条件付き調製は、偏光ビームスプリッタで分離した。圧搾真空状態から単一光子を減算することにより、コヒーレント状態の重ね合わせ（c）の条件付き調製（I型OPO）。 二部エンタングル状態の1モードを測定することで、他のモードは、この測定値に基づいて初期もつれリソース12,13に依存した状態に突出している。 上記の状態を生成するために必要な必要なリソースと告げる検出器は何ですか？単一光子状態は、ツインビームを用いて生成することができる、 すなわち、光子数が相関梁。シングルPの検出1モードでのhotonは、他のモード9,10,14,15上の単一光子の生成を告げる。周波数縮退タイプII OPO 16,17,18,19は確かに、この目的に最適のソースです。信号とアイドラー光子は光子の数と相関し、直交偏光を出射する。 図1bに示すように、1つの偏光モードで単一光子を検出することは、単一光子状態にし他方を投影する。 コヒーレント状態の重ね合わせについては、それらは、パルス状のシングルパス11,21によるパラメトリック下方変換又はタイプI OPO 22,23のいずれかによって得られた搾汁真空状態20から単一光子を減算することによって生成することができる。減算は、ビームスプリッタでの光のごく一部をタップすると、このモード（ 図1c）、単一光子を検出することにより行われる。スクイーズ真空は、このように単一光子リードを減算しても光子数状態の重ね合わせである等しく、小振幅の2つのコヒーレント状態の線形重ね合わせで高い忠実度を持つ奇数光子数状態の重ね合わせに。このような理由から、名前を &#39;シュレーディンガーの子猫は「時々、この状態が注目されている。 これらの状態を生成するための一般的な手順は、このように類似しているが、一次光源によって異なる。先触れパスおよび検出技術のフィルタリングは、OPOのタイプが使用されどのような同じです。連続波光パラメトリック発振器からこれら二つの非ガウス状態を生成する方法を、高効率でそれらを特徴付けるためにどのようなプロトコルの詳細画面の本シリーズ。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="623">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pump laser</td>
			<td style="width:71px;">Innolight</td>
			<td style="width:119px;">Diabolo</td>
			<td style="width:217px;">Dual output, IR and 532 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">KTP and PPKTP crystal</td>
			<td style="width:71px;">Raicol</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Available from other vendors</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Interferential filters</td>
			<td style="width:71px;">Barr associates</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">High efficiency photodiodes</td>
			<td style="width:71px;">Fermionics</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Quantum efficiency above 97%</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Oscilloscope&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Lecroy</td>
			<td style="width:119px;">Wave runner 610 Zi</td>
			<td>Used for data acquisition</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Spectrum analyser</td>
			<td style="width:71px;">Agilent</td>
			<td style="width:119px;">N9000A</td>
			<td>Available from other vendors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Faraday rotator</td>
			<td style="width:71px;">Qioptic</td>
			<td style="width:119px;">FR-1060-5SC</td>
			<td>Available from other vendors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PZT</td>
			<td style="width:71px;">PI</td>
			<td style="width:119px;">P-016.00H</td>
			<td>Available from other vendors</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Superconducting single-photon detectors</td>
			<td style="width:71px;">Scontel</td>
			<td style="width:119px;">SSPD</td>
			<td>low dark counts</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Optical switch</td>
			<td style="width:71px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:119px;">OSW12-980E</td>
			<td>Available from other vendors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:71px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantum state engineering of light with continuous-wave optical parametric oscillators

電磁界の非古典状態をエンジニアリングすることは量子光学1,2の中心的な探求である。その基本的な意味を超えて、このような状態が強化された計測から量子通信とコンピューティングに至るまで、実に様々なプロトコルを実装するためのリソースです。様々なデバイスには、単一エミッタ、光-物質界面または非線形システム3のような非古典的な状態を生成することができる。我々は、連続波光パラメトリック発振器3,4の使用にここに焦点を当てる。このシステムは、光学キャビティの内部に挿入された非直線状のχ2結晶に基づいており、現在ではこのようなシングルモードまたは結晶に応じて2つのモード圧搾真空などの非古典光の非常に効率的な供給源としてよく知られている位相整合。 その直角分布はガウス統計に従うように絞った真空はガウス状態です。しかしながら、プロトコルの数は、非ガウスを必要とすることが示されているシャン状態5。直接そのような状態を生成することは困難な作業であり、強力なχ3非線形性を必要とする。しかし、確率予告別の手順は、ガウスの状態で動作条件付き調製技術を介して測定誘発非線形性を使用することにある。主なリソースとして異なる2つの位相整合パラメトリック発振器を使用してここでは、二つの非ガウス状態の詳細この世代プロトコル、単一光子状態とコヒーレント状態の重ね合わせ、。この手法は、十分に制御された時空間モードでのターゲットの状態と状態の発生に高忠実度の達成を可能にします。

タイプII OPOおよび高忠実度の単一光子状態の生成のために： 予告状態の断層再構成は、再構成された密度行列および対応するウィグナー関数の対角要素が表示され、 図2に示されている。損失補正することなく、予告状態が78％と高い単一光子成分を示す。考慮全体の検出損失（15％）を取ることによって、状態が単一光子状態の忠実度91％に達する。ダウンコンバージョン?...

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Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

私たちは、光パラメトリック発振器により放出された非古典光で動作条件調製方法を使用して、単一光子状態とコヒーレント状態の重ね合わせなどの光学分野を、走行非ガウス状態の信頼性の生成を説明します。タイプIとタイプIIの位相整合発振器を考慮し、このような必要な周波数フィルタリングまたはホモダイニングによる高効率量子状態の特性評価などの一般的な手順は、詳述されている。

連続波光パラメトリック発振器の光の量子状態エンジニアリング

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

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14.4K ビュー.  Université Pierre et Marie Curie, Ecole Normale Supérieure, CNRS. 私たちは、光パラメトリック発振器により放出された非古典光で動作条件調製方法を使用して、単一光子状態とコヒーレント状態の重ね合わせなどの光学分野を、走行非ガウス状態の信頼性の生成を説明します。タイプIとタイプIIの位相整合発振器を考慮し、このような必要な周波数フィルタリングまたはホモダイニングによる高効率量子状態の特性評?...

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Quasi-light Storage for Optical Data Packets

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing of the signals is done in the electrical domain. Direct storage in the optical domain would avoid the transfer of the packets to the electrical and back to the optical domain in every network node and, therefore, increase the speed and possibly reduce the energy consumption of telecommunications. However, light consists of photons which propagate with the speed of light in vacuum. Thus, the storage of light is a big challenge. There exist some methods to slow down the speed of the light, or to store it in excitations of a medium. However, these methods cannot be used for the storage of optical data packets used in telecommunications networks. Here we show how the time-frequency-coherence, which holds for every signal and therefore for optical packets as well, can be exploited to build an optical memory. We will review the background and show in detail and through examples, how a frequency comb can be used for the copying of an optical packet which enters the memory. One of these time domain copies is then extracted from the memory by a time domain switch. We will show this method for intensity as well as for phase modulated signals.

The article describes a procedure to store optical data packets with an arbitrary modulation, wavelength, and data rate. These packets are the basis of modern telecommunications.

光データパケットのための準光ストレージ

Today's telecommunication is based on optical packets which transmit the information in optical fiber networks around the world. Currently, the processing ...

工学

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. The primary motivation for such a technology is that quantum key distribution (QKD), which uses Heisenberg uncertainty to guarantee security of cryptographic keys, is limited in transmission distance. The development of a quantum repeater is a possible path to extend QKD range, but a repeater will need a quantum memory. In our experiments we use a gas of rubidium 87 vapor that is contained in a warm gas cell. This makes the scheme particularly simple. It is also a highly versatile scheme that enables in-memory refinement of the stored state, such as frequency shifting and bandwidth manipulation. The basis of the GEM protocol is to absorb the light into an ensemble of atoms that has been prepared in a magnetic field gradient. The reversal of this gradient leads to rephasing of the atomic polarization and thus recall of the stored optical state. We will outline how we prepare the atoms and this gradient and also describe some of the pitfalls that need to be avoided, in particular four-wave mixing, which can give rise to optical gain.

The gradient echo memory is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. Quantum memory is a key element of a quantum repeater, which can extend the range of quantum key distribution. We outline the operation of the scheme when implemented in a 3-level atomic ensemble.

暖かい原子蒸気に勾配エコー量子メモリ

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

Nanofabrication of Gate-defined GaAs/AlGaAs Lateral Quantum Dots

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and entanglement, to solve certain problems exponentially faster than with the best known algorithms on a classical computer. Gate-defined lateral quantum dots on GaAs/AlGaAs are one of many avenues explored for the implementation of a qubit. When properly fabricated, such a device is able to trap a small number of electrons in a certain region of space. The spin states of these electrons can then be used to implement the logical 0 and 1 of the quantum bit. Given the nanometer scale of these quantum dots, cleanroom facilities offering specialized equipment- such as scanning electron microscopes and e-beam evaporators- are required for their fabrication. Great care must be taken throughout the fabrication process to maintain cleanliness of the sample surface and to avoid damaging the fragile gates of the structure. This paper presents the detailed fabrication protocol of gate-defined lateral quantum dots from the wafer to a working device. Characterization methods and representative results are also briefly discussed. Although this paper concentrates on double quantum dots, the fabrication process remains the same for single or triple dots or even arrays of quantum dots. Moreover, the protocol can be adapted to fabricate lateral quantum dots on other substrates, such as Si/SiGe.

This paper presents a detailed fabrication protocol for gate-defined semiconductor lateral quantum dots on gallium arsenide heterostructures. These nanoscale devices are used to trap few electrons for use as quantum bits in quantum information processing or for other mesoscopic experiments such as coherent conductance measurements.

ゲート定義のGaAs / AlGaAs系横量子ドットのナノファブリケーション

A quantum computer is a computer composed of quantum bits (qubits) that takes advantage of quantum effects, such as superposition of states and ...

Fabrication and Characterization of Disordered Polymer Optical Fibers for Transverse Anderson Localization of Light

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed polymer optical fiber is composed of 80,000 strands of poly (methyl methacrylate) (PMMA) and polystyrene (PS) that are randomly mixed and drawn into a square cross section optical fiber with a side width of 250 &mu;m. Initially, each strand is 200 &mu;m in diameter and 8-inches long. During the mixing process of the original fiber strands, the fibers cross over each other; however, a large draw ratio guarantees that the refractive index profile is invariant along the length of the fiber for several tens of centimeters. The large refractive index difference of 0.1 between the disordered sites results in a small localized beam radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers. The input light is launched from a standard single mode optical fiber using the butt-coupling method and the near-field output beam from the disordered fiber is imaged using a 40X objective and a CCD camera. The output beam diameter agrees well with the expected results from the numerical simulations. The disordered optical fiber presented in this work is the first device-level implementation of 2D Anderson localization, and can potentially be used for image transport and short-haul optical communication systems.

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. This microstructured fiber can transport a small localized beam with a radius that is comparable to the beam radius of conventional optical fibers.

ライトの横アンダーソン局在のために無秩序ポリマー光ファイバの作製と評価

We develop and characterize a disordered polymer optical fiber that uses transverse Anderson localization as a novel waveguiding mechanism. The developed ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

シリコン直接ウェハー接合による均一ナノスケールキャビティの作製

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and Titanium Sapphire lasers as the workhorse laser of atomic physics labs1,2. Their versatility and prolific use throughout atomic physics in applications such as absorption spectroscopy and laser cooling1,2 makes it imperative for incoming students to gain a firm practical understanding of these lasers. This publication builds upon the seminal work by Wieman3, updating components, and providing a video tutorial. The setup, frequency locking and performance characterization of an ECDL will be described. Discussion of component selection and proper mounting of both diodes and gratings, the factors affecting mode selection within the cavity, proper alignment for optimal external feedback, optics setup for coarse and fine frequency sensitive measurements, a brief overview of laser locking techniques, and laser linewidth measurements are included.

This is an instructional paper to guide the construction and diagnostics of external cavity diode lasers (ECDLs), including component selection and optical alignment, as well as the basics of frequency reference spectroscopy and laser linewidth measurements for applications in the field of atomic physics.

原子物理学外部共振器半導体レーザーの構築とキャラクタリゼーション

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Fabrication and Testing of Microfluidic Optomechanical Oscillators

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including microresonators. However, because of the increased acoustic radiative losses during direct liquid immersion of optomechanical devices, almost all published optomechanical experiments have been performed in solid phase. This paper discusses a recently introduced hollow microfluidic optomechanical resonator. Detailed methodology is provided to fabricate these ultra-high-Q microfluidic resonators, perform optomechanical testing, and measure radiation pressure-driven breathing mode and SBS-driven whispering gallery mode parametric vibrations. By confining liquids inside the capillary resonator, high mechanical- and optical- quality factors are simultaneously maintained.

Parametric optomechanical excitations have recently been experimentally demonstrated in microfluidic optomechanical resonators by means of optical radiation pressure and stimulated Brillouin scattering. This paper describes the fabrication of these microfluidic resonators along with methodologies for generating and verifying optomechanical oscillations.

作製とマイクロ流体光力学発振器のテスト

Cavity optomechanics experiments that parametrically couple the phonon modes and photon modes have been investigated in various optical systems including ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

液体環境におけるパルスUVレーザー照射によるシリコン表面の濡れ性の選択エリア変更

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Fabrication of White Light-emitting Electrochemical Cells with Stable Emission from Exciplexes

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active layer which consists of blue-fluorescent poly(9,9-di-n-dodecylfluorenyl-2,7-diyl) (PFD) and &#960;-conjugated triphenylamine molecules. This white light emission originates from exciplexes formed between PFD and amines in electronically excited states. A device containing PFD, 4,4&#39;,4&#39;&#39;-tris[2-naphthyl(phenyl)amino]triphenylamine (2-TNATA), Poly(ethylene oxide) and K2CF3SO3 showed white light emission with Commission internationale de l&#39;&#233;clairage (CIE) coordinates of (0.33, 0.43) and a Color Rendering Index (CRI) of Ra = 73 at an applied voltage of 3.5 V. Constant voltage measurements showed that the CIE coordinates of (0.27, 0.37), Ra of 67, and the emission color observed immediately after application of a voltage of 5 V were nearly unchanged and stable after 300 sec.

The authors present a method for fabricating stable white-light-emitting electrochemical cells utilizing emission from exciplexes formed between a blue-emitting fluorene polymer and aromatic amines.

エキシプレックスからの安定した発光と白色発光電気化学セルの作製

The authors present an approach for fabricating stable white light emission from polymer light-emitting electrochemical cells (PLECs) having an active ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

眼内レンズからの前方散乱光および後方散乱光を定量的に評価するための走査型光散乱プロファイラ（SLPS）に基づく方法論

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...