Name: generation and coherent control of pulsed quantum frequency combs
Uploaded: 2018-06-08T13:00:00
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Ringraziamo R. Helsten per approfondimenti tecnici; P. Kung da QPS Photronics per l'aiuto e l'apparecchiatura di elaborazione; così come QuantumOpus e N. Bertone di componenti optoelettronica per il loro sostegno e per averci fornito con apparecchiature di rilevamento fotonico di state-of-the-art. Questo lavoro è stato reso possibile dalle seguenti fonti di finanziamento: Scienze naturali e ingegneria ricerca Consiglio del Canada (NSERC) (Steacie, strategico, scoperta e accelerazione sovvenzioni schemi, Vanier Canada laurea Borse di studio, borsa di studio USRA); Mitacs (IT06530) e PBEEE (207748); Iniziativa di PSR-SIIRI MESI; Canada Research Chair programma; Progetti di ricerca australiana del Consiglio Discovery (DP150104327); Ricerca Orizzonte 2020 dell'Unione europea e il programma di innovazione sotto il Marie Sklodowska-Curie grant (656607); Programma CityU SRG-Fd (7004189); Programma di ricerca di priorità strategica dell'Accademia cinese delle scienze (XDB24030300); Programma "persone" (azioni Marie Curie) del programma del 7 ° PQ dell'Unione europea ai sensi della convenzione di sovvenzione REA INCIPIT (PIOF-GA-2013-625466); Governo della Federazione Russa attraverso il ITMO Fellowship e il programma di cattedra (Grant 074-U 01); Programma di 1000 talenti Sichuan (Cina)

1. generazione della alto-dimensionali frequenza-bin impigliato stati tramite eccitazione pulsata
<ol><li>Seguendo lo schema indicato nella Figura 2 (stadio di generazione), collegare ogni componente utilizzando fibre ottiche di mantenimento di polarizzazione (per una migliore stabilità ambientale).</li>
	<li>Collegare un cavo di alimentazione al modulatore elettro-ottico ampiezza e applicare un offset di tensione DC, il valore di offset a punto finché la potenza ottica trasmessa attrave...

<ol>
	<li>Kimble, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+quantum+internet.">The quantum internet.</a> Nature. 453 (7198), 1023-1030 (2008).</li><li>Knill, E., Laflamme, R., Milburn, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+scheme+for+efficient+quantum+computation+with+linear+optics.">A scheme for efficient quantum computation with linear optics.</a> Nature. 409 (6816), 46-52 (2001).</li><li>Israel, Y., Rosen, S., Silberberg, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supersensitive+Polarization+Microscopy+Using+NOON+States+of+Light.">Supersensitive Polarization Microscopy Using NOON States of Light.</a> Physical Review Letters. 112 (10), 103604 (2014).</li><li>Ladd, T. D., Jelezko, F., Laflamme, R., Nakamura, Y., Monroe, C., O'Brien, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+Computing.">Quantum Computing.</a> Nature. 464 (7285), 45-53 (2010).</li><li>Schaeff, C., Polster, R., Lapkiewicz, R., Fickler, R., Ramelow, S., Zeilinger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scalable+fiber+integrated+source+for+higher-dimensional+path-entangled+photonic+quNits.">Scalable fiber integrated source for higher-dimensional path-entangled photonic quNits.</a> Optics Express. 20 (15), 16145 (2012).</li><li>Thew, R., Acin, A., Zbinden, H., Gisin, N. <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+entangled+qutrits+for+quantum+communication.">Experimental realization of entangled qutrits for quantum communication.</a> Quantum Information and Computation. 4 (2), 93 (2004).</li><li>Pasquazi, 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=Micro-combs:+A+novel+generation+of+optical+sources.">Micro-combs: A novel generation of optical sources.</a> Physics Reports. , (2017).</li><li>Caspani, L., 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=Multifrequency+sources+of+quantum+correlated+photon+pairs+on-chip:+a+path+toward+integrated+Quantum+Frequency+Combs.">Multifrequency sources of quantum correlated photon pairs on-chip: a path toward integrated Quantum Frequency Combs.</a> Nanophotonics. 5 (2), 351-362 (2016).</li><li>Kues, 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=On-chip+generation+of+high-dimensional+entangled+quantum+states+and+their+coherent+control.">On-chip generation of high-dimensional entangled quantum states and their coherent control.</a> Nature. 546 (7660), 622-626 (2017).</li><li>Olislager, L., 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=Frequency-bin+entangled+photons.">Frequency-bin entangled photons.</a> Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics. 82 (1), 1-7 (2010).</li><li>Lu, Y. J., Campbell, R. L., Ou, Z. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mode-Locked+Two-Photon+States.">Mode-Locked Two-Photon States.</a> Physical Review Letters. 91 (16), 1636021-1636024 (2003).</li><li>Reimer, 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=Integrated+frequency+comb+source+of+heralded+single+photons.">Integrated frequency comb source of heralded single photons.</a> Optics Express. 22 (6), 6535-6546 (2014).</li><li>Reimer, 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=Cross-polarized+photon-pair+generation+and+bi-chromatically+pumped+optical+parametric+oscillation+on+a+chip.">Cross-polarized photon-pair generation and bi-chromatically pumped optical parametric oscillation on a chip.</a> Nature Communications. 6, 8236 (2015).</li><li>Grassani, D., 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=Micrometer-scale+integrated+silicon+source+of+time-energy+entangled+photons.">Micrometer-scale integrated silicon source of time-energy entangled photons.</a> Optica. 2 (2), 88 (2015).</li><li>Reimer, 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=Generation+of+multiphoton+entangled+quantum+states+by+means+of+integrated+frequency+combs.">Generation of multiphoton entangled quantum states by means of integrated frequency combs.</a> Science. 351 (6278), 1176-1180 (2016).</li><li>Mazeas, F., 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-quality+photonic+entanglement+for+wavelength-multiplexed+quantum+communication+based+on+a+silicon+chip.">High-quality photonic entanglement for wavelength-multiplexed quantum communication based on a silicon chip.</a> Optics Express. 24 (25), 28731 (2016).</li><li>Imany, P., 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=Demonstration+of+frequency-bin+entanglement+in+an+integrated+optical+microresonator.">Demonstration of frequency-bin entanglement in an integrated optical microresonator.</a> Conference on Lasers and Electro-Optics. 62 (19), (2017).</li><li>Roztocki, P., 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=Practical+system+for+the+generation+of+pulsed+quantum+frequency+combs.">Practical system for the generation of pulsed quantum frequency combs.</a> Optics Express. 25 (16), 18940 (2017).</li><li>Haus, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mode-locking+of+lasers.">Mode-locking of lasers.</a> IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. 6 (6), 1173-1185 (2000).</li><li>Walmsley, I., Raymer, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+Quantum-Information+Processing+with+Photons.">Toward Quantum-Information Processing with Photons.</a> Science. 307, 1733-1735 (2005).</li><li>Olislager, L., Woodhead, E., Phan Huy, K., Merolla, J. M., Emplit, P., Massar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creating+and+manipulating+entangled+optical+qubits+in+the+frequency+domain.">Creating and manipulating entangled optical qubits in the frequency domain.</a> Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics. 89 (5), 1-8 (2014).</li><li>. Finisar WaveShaper Software Available from: <a target="_blank" href="https://www.finisar.com/optical-instrumentation">https://www.finisar.com/optical-instrumentation</a> (2018)</li><li>Capmany, J., Fern&#225;ndez-Pousa, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+model+for+electro-optical+phase+modulation.">Quantum model for electro-optical phase modulation.</a> Journal of the Optical Society of America B. 27 (6), A119 (2010).</li><li>Stocklin, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Relative sideband amplitudes versus modulation index for common functions using frequency and phase modulation. , (1973).</li><li>Thew, R. T., Nemoto, K., White, A. G., Munro, W. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Qudit quantum-state tomography. , 1-6 (2002).</li><li>Moss, D. J., Morandotti, R., Gaeta, A. L., Lipson, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+CMOS-compatible+platforms+based+on+silicon+nitride+and+Hydex+for+nonlinear+optics.">New CMOS-compatible platforms based on silicon nitride and Hydex for nonlinear optics.</a> Nature Photonics. 7 (8), 597-607 (2013).</li><li>Caspani, L., 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=Integrated+sources+of+photon+quantum+states+based+on+nonlinear+optics.">Integrated sources of photon quantum states based on nonlinear optics.</a> Light: Science &amp; Applications. 6 (11), e17100 (2017).</li><li>Guo, X., Zou, C., Schuck, C., Jung, H., Cheng, R., Tang, H. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Parametric+down-conversion+photon-pair+source+on+a+nanophotonic+chip.">Parametric down-conversion photon-pair source on a nanophotonic chip.</a> Light: Science &amp; Applications. 6 (5), e16249 (2016).</li><li>Jiang, W. C., Lu, X., Zhang, J., Painter, O., Lin, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silicon-chip+source+of+bright+photon+pairs.">Silicon-chip source of bright photon pairs.</a> Optics Express. 23 (16), 20884 (2015).</li><li>Xiong, 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=Slow-light+enhanced+correlated+photon+pair+generation+in+a+silicon+photonic+crystal+waveguide.">Slow-light enhanced correlated photon pair generation in a silicon photonic crystal waveguide.</a> Optics Letters. 36 (17), 3413 (2011).</li><li>Kumar, R., Ong, J. R., Savanier, M., Mookherjea, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+the+spectrum+of+photons+generated+on+a+silicon+nanophotonic+chip.">Controlling the spectrum of photons generated on a silicon nanophotonic chip.</a> Nature communications. 5, 5489 (2014).</li><li>Shan, X., Cleland, D., Ellis, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilising+Er+fibre+soliton+laser+with+pulse+phase+locking.">Stabilising Er fibre soliton laser with pulse phase locking.</a> Electronics Letters. 28 (2), 182 (1992).</li><li>Shan, X., Spirit, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+method+to+suppress+noise+in+harmonically+modelocked+erbium+fibre+lasers.">Novel method to suppress noise in harmonically modelocked erbium fibre lasers.</a> Electronics Letters. 29 (11), 979-981 (1993).</li><li>Thoen, E. R., Grein, M. E., Koontz, E. M., Ippen, E. P., Haus, H. A., Kolodziejski, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilization+of+an+active+harmonically+mode-locked+fiber+laser+using+two-photon+absorption.">Stabilization of an active harmonically mode-locked fiber laser using two-photon absorption.</a> Optics Letters. 25 (13), 948 (2000).</li><li>Harvey, G. T., Mollenauer, L. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Harmonically+mode-locked+fiber+ring+laser+with+an+internal+Fabry-Perot+stabilizer+for+soliton+transmission.">Harmonically mode-locked fiber ring laser with an internal Fabry-Perot stabilizer for soliton transmission.</a> Optics Letters. 18 (2), 107 (1993).</li><li>Gee, S., Quinlan, F., Ozharar, S., Delfyett, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+optical+comb+frequency+stabilization+and+super-mode+noise+suppression+of+harmonically+mode-locked+semiconductor+ring+laser+using+an+intracavity+etalon.">Simultaneous optical comb frequency stabilization and super-mode noise suppression of harmonically mode-locked semiconductor ring laser using an intracavity etalon.</a> IEEE Photonics Technology Letters. 17 (1), 199-201 (2005).</li><li>Babazadeh, 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=High-Dimensional+Single-Photon+Quantum+Gates:+Concepts+and+Experiments.">High-Dimensional Single-Photon Quantum Gates: Concepts and Experiments.</a> Physical Review Letters. 119 (18), 1-6 (2017).</li></ol>

L'ottico frequenza-dominio, tramite QFCs, è vantaggioso nelle applicazioni di quantum per una serie di motivi. Le operazioni sono globali, che agisce su tutti dichiara contemporaneamente, che si traduce in un design che non scala in dimensione o complessità come gli aumenti di dimensionalità dello stato. Questo è migliorata come i componenti possono essere riconfigurati in-the-fly senza modificare il programma di installazione e sono in grado di essere integrato su chip sfruttando esistenti e/o lo sviluppo di infrast...

Il controllo di fenomeni quantistici apre la possibilità per le nuove applicazioni in campi diversi come quantum sicuro comunicazioni1, informazione quantistica potente elaborazione2e quantum3di rilevamento. Mentre una varietà di piattaforme fisiche stanno ricercandi attivamente per le realizzazioni di quantum technologies4, ottici stati quantici sono candidati importanti in quanto possono mostrare coerenza lunghi tempi e stabilità dal rumore esterno, eccellente Proprietà di trasmissione, nonché compatibilità con silicon chip (CMOS) tecnologie e delle telecomunicazioni.
Verso realizzare pienamente il potenziale di fotoni per tecnologie quantistiche, contenuto di complessità e informazioni di stato può essere aumentato mediante l'utilizzo di più parti impigliate e/o alta-dimensionalità. Tuttavia, la generazione su chip di tali stati ottici manca di praticità come configurazioni sono complicati, non perfettamente scalabile, e/o utilizzano componenti altamente specializzate. In particolare, richiede alto-dimensionali percorso-entanglement <img alt="Equation 01" src="/files/ftp_upload/57517/57517eq01v3.jpg"> coerentemente-eccitato identiche fonti e circuiti elaborati di beam-splitter5 (dove <img alt="Equation 01" src="/files/ftp_upload/57517/57517eq01v3.jpg"> è la dimensionalità di stato), mentre ha bisogno di tempo-entanglement complessi gli interferometri multi-braccio6. Notevolmente, il dominio della frequenza è adatto per la generazione scalabile e il controllo di stati complessi, come dimostrato dal suo recente sfruttamento in quantum frequenza pettini (QFC)7,8 utilizzando una combinazione di ottica integrata e infrastrutture di telecomunicazione9e fornisce un quadro promettente per le tecnologie dell'informazione quantistica futuro.
QFCs su chip vengono generati utilizzando effetti ottici non lineari in integrato micro-cavità. Utilizzando tali micro-risonatore non lineare, due fotoni entangled (già notati come segnale e fannullone) sono prodotti miscelando spontaneo quattro-onda, tramite l'annientamento di due fotoni di eccitazione - con la coppia risultante generata in una sovrapposizione della cavità modalità di frequenza di risonanza equidistanti (Figura 1). Se c'è coerenza tra le modalità di frequenza individuale, uno stato di frequenza-bin impigliato è formata10, che è spesso definito come un due fotone modalità-bloccato stato11. Questa funzione d'onda di stato può essere descritto da,
<img alt="Equation 02" src="/files/ftp_upload/57517/57517eq02v3.jpg">
Qui, <img alt="Equation 03" src="/files/ftp_upload/57517/57517eq03v3.jpg"> e <img alt="Equation 04" src="/files/ftp_upload/57517/57517eq04v3.jpg"> sono il tenditore di singolo-modalità di frequenza e segnale componenti, rispettivamente, e <img alt="Equation 05" src="/files/ftp_upload/57517/57517eq05v3.jpg"> è l'ampiezza di probabilità per il <img alt="Equation 06" src="/files/ftp_upload/57517/57517eq06v3.jpg"> </img>coppia di modalità di segnale-tenditore - th.
Precedenti dimostrazioni di su chip QFCs evidenziano loro versatilità come piattaforme di informazione quantistica praticabile e includono pettini di fotoni correlati12, traversa-polarizzati fotoni13, i fotoni entangled14,15 , 16, multi-fotone dichiara15e frequenza-bin impigliato stati9,17. Qui, forniamo una panoramica dettagliata della piattaforma QFC e un protocollo per frequenza alto-dimensionali-bin impigliato stato ottico generazione e controllo.
Applicazioni future quantistica, specialmente quelli per essere interfacciato con l'elettronica ad alta velocità (per l'elaborazione di informazioni tempestive), richiedono la generazione di alto-tasso degli Stati di elevata purezza del fotone in una configurazione compatta e stabile. Usiamo un sistema di cavità attivamente mode-locking, annidati per produrre QFCs all'interno delle telecomunicazioni S, C e L bande di frequenza. Un micro-anello è incorporato in una più grande cavità di laser pulsato, con guadagno ottico (fornita da un amplificatore di fibra drogata con erbio, EDFA) filtrata per corrispondere la larghezza di banda di anellino eccitazione18. Il mode-locking è attivamente realizzato tramite elettro-ottica di modulazione del cavità perdite19. Un isolatore assicura che la propagazione di impulsi segue una sola direzione. Il treno di impulsi risultante ha rumore bassissimo quadratico medio (RMS) e presenta tassi di ripetizione sintonizzabile e poteri di impulso. Un filtro notch alto isolamento separa i fotoni emessi QFC dal campo di eccitazione. Questi singoli fotoni sono poi guidati attraverso le fibre per il rilevamento e controllo.
Il nostro programma è un passo verso un alto tasso di generazione, fonte di ingombro QFC, come tutti i componenti utilizzati possono potenzialmente essere inseriti su un chip fotonico. Inoltre, eccitazione pulsato è particolarmente adatto per applicazioni di quantum. In primo luogo, guardando un paio di micro-cavità risonanze simmetriche all'eccitazione, genera due fotoni Stati dove ogni fotone è caratterizzata da una singola frequenza modalità – centrale lineare ottico quantum computing20. Pure, Stati multi-fotone possono essere generati da trasferirsi a regimi di eccitazione più alti potere e selezionando più coppie di segnale-tenditore15. In secondo luogo, come i fotoni sono emessi in finestre temporali noto corrispondente all'eccitazione pulsata, post-elaborazione e gating può essere implementate per migliorare il rilevamento dello stato. Forse più significativo, il nostro schema supporta velocità di alta generazione di fotone stati utilizzando il mode-locking armonico senza ridurre il rapporto di coincidenza-a-accidentale (auto) – che potrebbe spianare la strada per informazione quantistica ad alta velocità, multi-canale tecnologie.
Per dimostrare l'impatto e la fattibilità del dominio della frequenza, controllo degli Stati QFC deve essere compiuta in modo mirato, garantendo trasformazioni altamente efficiente e la coerenza dello stato. Per soddisfare tali requisiti, usiamo cascati filtri programmabili e modulatori di fase – componenti consolidate nel settore delle telecomunicazioni. Filtri programmabili possono essere utilizzati per imporre un'ampiezza spettrale arbitraria e una maschera di fase su singoli fotoni, con una risoluzione sufficiente per affrontare ogni modalità frequenza singolarmente; e modulatori elettro-ottici fase guidati da generatori di segnale di radiofrequenza (RF) facilitano la miscelazione dei componenti di frequenza21.
L'aspetto più importante di questo schema di controllo è che funziona su tutti i modi di quantum dei fotoni simultaneamente in una singola modalità spaziale, utilizzando gli elementi di controllo singola. Aumentando la dimensionalità di stato quantico non porterà ad un aumento della complessità di installazione, in contrasto con regimi di entanglement percorso - o tempo-bin. Come pure, tutti i componenti sono esternamente riconfigurabile (significato le operazioni possono essere modificate senza modificare il programma di installazione) e utilizzare l'infrastruttura di telecomunicazioni esistente. Così, esistenti e futuri sviluppi nel campo della elaborazione ottica ultraveloce possono essere trasferiti direttamente al controllo scalabile di stati quantistici in futuro.
In sintesi, lo sfruttamento di frequenza-dominio di QFCs supporta la generazione di alto-tasso di stati quantistici complessi ed il loro controllo e, quindi è particolarmente adatto per lo sfruttamento di stati complessi verso tecnologie quantistiche pratico e scalabile.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Superconducting Nanowire Single-Photon Detector System</td>
			<td>Quantum Opus</td>
			<td>Opus One</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electro-optic phase modulator</td>
			<td>EO-Space</td>
			<td>Low loss model</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Programmable filter</td>
			<td>Finisar&#160;</td>
			<td>WaveShaper 4000s</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Timing electronics</td>
			<td>PicoQuant</td>
			<td>HydraHarp 400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-ring resonator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>200 GHz FSR micro-ring resonator made from high refractive index glass. See Ref. 24 for platform details.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Erbium-doped fiber amplifier</td>
			<td>Keopsys</td>
			<td>PEFA-SP-C-PM-27-B202-FA-FA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electro-optic amplitude modulator</td>
			<td>Oclaro&#160;</td>
			<td>SD40</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF tone source</td>
			<td>Rohde &#38; Schwarz</td>
			<td>SMP 04</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>RF tone amplifier</td>
			<td>RF-Lambda</td>
			<td>RFLUPA27G34GA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Function generator</td>
			<td>Tetronix</td>
			<td>AFG 3251</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isolator</td>
			<td>General Photonics</td>
			<td>NISO-S-15-SS-FC/APF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oscilloscope</td>
			<td>Tetronix&#160;</td>
			<td>TDS5052B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode</td>
			<td>Finisar</td>
			<td>XPDV 50 GHz</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DWDM</td>
			<td>OptiWorks</td>
			<td>DWFUQUMD08BN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power supply</td>
			<td>Madell</td>
			<td>CA18303D</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

generation and coherent control of pulsed quantum frequency combs

Presentiamo un metodo per la generazione e manipolazione coerente di pettini di frequenza pulsata quantistica. Fino ad ora, metodi di preparazione di alto-dimensionali stati su chip in modo pratico sono rimaste sfuggente a causa della crescente complessità dei circuiti quantistici necessari per preparare ed elaborare tali Stati. Qui, descriviamo come alto-dimensionali, frequenza-bin impigliato, Stati del due-fotone possono essere generati ad un tasso stabile, alta generazione utilizzando un'eccitazione nidificati-cavità, attivamente mode-locking di micro-cavità non lineare. Questa tecnica viene utilizzata per la produzione di pettini di frequenza pulsata quantistica. Inoltre, vi presentiamo come gli stati quantistici possono essere coerentemente modificati utilizzando componenti standard delle telecomunicazioni come modulatori elettro-ottici e filtri programmabili. In particolare, vi mostriamo nel dettaglio come eseguire misure di caratterizzazione di stato come ricostruzione di matrice densità, rilevazione di coincidenza e determinazione dello spettro di singolo fotone. I metodi presentati costituiscono un fondamento scalabile, accessibile e riconfigurabile per protocolli di preparazione e manipolazione di uno stato complesso alto-dimensionali nel dominio della frequenza.

Lo schema delineato per la generazione e il controllo degli Stati di alto-dimensionali frequenza-bin (basata sull'eccitazione di micro-cavità non lineari, Figura 1) è illustrato nella Figura 2. Questa configurazione utilizza componenti standard delle telecomunicazioni ed è altamente flessibile nel tasso di produzione del fotone e le operazioni di trattamento applicate. La figura 3 Mostra la caratt...

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Generation and Coherent Control of Pulsed Quantum Frequency Combs

Generazione e controllo coerente di pettini di frequenza pulsata Quantum

Un protocollo è presentato per la pratica generazione e manipolazione coerente di alto-dimensionali frequenza-bin impigliato fotone stati utilizzando micro-cavità integrata e componenti standard di telecomunicazioni, rispettivamente.

We present a method for the generation and coherent manipulation of pulsed quantum frequency combs. Until now, methods of preparing high-dimensional ...

Research

JoVE Journal

Engineering

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Fabbricazione di nano-ingegneria trasparenti Ossidi Conducting da Pulsed Laser Deposition

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