Name: a photonic system for generating unconditional polarization-entangled photons based on multiple quantum interference
Uploaded: 2019-09-05T14:00:00
Duration: 7 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Photonic System for Generating Unconditional Polarization-Entangled Photons Based on Multiple Quantum Interference at JoVE.com

وقد دعمت هذا البحث مؤسسة بحوث العلوم والتكنولوجيا البصريات، اليابان. ونشكر الدكتور تومو أوسادا على المناقشات المفيدة.

ويتألف الإجراء المعتمد من أربع مراحل رئيسية باستخدام الإعداد التجريبي الشامل المبين في الشكل 2. وكانت المرحلة الأولى هي إعداد ليزر المضخة لمجلس الدولة للسلام والتنمية. في المرحلة الثانية، تم بناء مقياس التداخل البصري - مقياس التداخل Sagnac باستخدام الكريستال غير الخطي ومكونات الاستقطاب البصري. ويرد في المرحلة الثالثة وصف إجراء قياس الصدفة باستخدام المكونات الكهربائية المبينة في الشكل 3. وأخيراً، استُخدمت بيانات ارتباط الفوتون الفعلي المبينة في الشكل 4 لتقدير بارامترات الإخلاص وبيل للفوتونات غير المشروطة المتشابكة بالاستقطاب.
1. تكوين الليزر مضخة
<ol><li>قم بتشغيل الصمام الثنائي الليزري أحادي التردد الذي يبلغ 405 نانومتر. ضبط الطاقة الناتجة إلى عدد قليل من mW عن طريق الحد من التيار الكهربائي المدخلات إلى الصمام الثنائي الليزر ومرشحات الكثافة المحايدة.</li>
	<li>بناء تجويف خارجي بين سطح الصمام الثنائي بالليزر وصريف الثلاثية الأبعاد (3600 مم−1)لتحقيق عملية تردد واحد يشار إليها باسم مطياف. وضع صريف الثلاثية الأبعاد حوالي 45س ضد سطح الصمام الثنائي الليزر وتتحرك ببطء المسمار لضبط درجة، وتعظيم انتاج الطاقة من تجويف عن طريق الإشارة إلى صورة شعاع.</li>
	<li>قم بفصل الليزر إلى الألياف البصرية التي تحافظ على الاستقطاب (PMF) لتشغيل عملية وضع مكاني واحد. ضبط مسامير مقرنة الألياف لتحقيق أقصى قدر من الطاقة الناتجة من PMF باستخدام مقياس الطاقة.</li>
	<li>Collimate الليزر الإخراج من PMF مع عدسة مقرنة الألياف. توجيه الليزر الإخراج من خلال عازل في وسط لوحة نصف موجة (HWP)، لوحة ربع موجة (QWP)، ومرآة dichroic قصيرة تمرير (DM) كما هو مبين في الشكل 2. لغرض توليد الفوتونات المتشابكة الاستقطاب مع الدولة كما هو الحال في (6)، تعيين حالة الاستقطاب من الليزر مضخة مع قطري (D) عن طريق تعيين HWP إلى 22.5س،وQWP إلى 0س.</li>
</ol>2. بناء الإعداد التداخلي
<ol><li>ضع مرآة ثنائية الشكل (DM)، ومرآة عادية، وPBS، وبلورة PPKTP ذات أبعاد: 10 مم طويلة (محور x-كريستالي)، و10 مم واسعة(y-محور)، و1 مم سميكة(z-محور) كما هو موضح في الشكل 2. يعمل ال [ببس] في على حدّ سواء الطول موجة من الليزر (405 [نم]) وأنّ من ال [أوت-ترنس] فوتونات (810 [نم]). فترة poling من الكريستال ppKTP هو 3.425 <img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq19.jpg"> الذي تم تصميمه لخطي ة متداخلة-0 مجلس الدولة للسلام والتنمية مع 405 نانومتر مضخة الليزر ولها طلاء المضادة للانعكاس في كلا الطول الموجي.</li>
	<li>ضبط PBS والمرايا باستخدام الليزر مضخة (405 نانومتر) والليزر المرجعي (810 نانومتر). منذ طول من المدخلات إلى إخراج مقياس التداخل حوالي 600 ملم، وجعل الضوء المرسلة وينعكس من PBS موازية لأكثر من 600 ملم (مرغوب فيه لبضعة أمتار) لجعل مطابقة الوضع المكاني.</li>
	<li>ضع HWP1 و HWP2 في الإعداد. وهي تعمل على حد سواء 405 نانومتر و 810 نانومتر الطول الموجي. ضبط HWPs لتكون عمودية على ضوء الحادث باستخدام الضوء المنعكس من السطح. تعيين زاوية HWP1 إلى 45س و HWP2 إلى 22.5س
</li>
	<li>ضع عاكس ًا في الإعداد. ضبط موقف العاكس الرجعي بحيث تكون الحزم المرجعية في اتجاه عقارب الساعة (CW) وعكس اتجاه عقارب الساعة (CCW) على نفس الوضع المكاني. ضع كاميرات الجهاز المقترن بالشحن (CCD) على الوضع ينوب عن الوضع 1 و2 في الشكل 2 لإحالة صور تحديد سمات الحزمة من إخراج مقياس التداخل. ضبط المرآة والعاكس إلى جعل الوضع المكاني مطابقة عن طريق إحالة الصور التنميط على الكاميرا.</li>
	<li>ضع عدسة تركيز بؤري بين QWP للليزر وDM. وبما أن طول مقياس التداخل من الإدخال إلى خرج مقياس التداخل يبلغ حوالي 600 مم، فحدد عدسة يبلغ طول تركيزها 300 مم. ition من مجلس الدولة للسلام والتنمية الثاني لجعل نفس المستوى كفاءة الجيل من الفوتونات التي تم تحويلها إلى أسفل بين الأول والثاني مجلس الدولة للسلام والتنمية.</li>
	<li>إزالة كاميرا CCD ووضع QWPs، المستقطبات (POLs)، مرشحات التداخل (IFs) مع مركز 810 نانومتر وعرض النطاق الترددي 3 نانومتر في الوضع 1 و 2 كما هو مبين في الشكل 2. ضبط العناصر البصرية لتكون عمودية على ضوء الحادث باستخدام الضوء المنعكس. قم بدمج أشعة الليزر المرجعية مع الألياف متعددة الوسائط باستخدام مقرنات الألياف للكشف.</li>
	<li>ضع عدسة تركيز بؤري مقاس 300 مم بين DM وQWP في الوضع 1 والوضع 2. جعل شعاع الليزر مرجع الإخراج إلى collimate للكشف.</li>
	<li>قم بتوصيل الألياف متعددة الانسطا بوحدات العد أحادية الفوتون (SPCMs) التي تم إنشاؤها من السيليكون (Si) الفوتونات اللامعة. قم بإيقاف تشغيل الليزر المرجعي. قم بتشغيل SPCMs في حالة غرفة مظلمة، وعد الفوتونات التي تم تحويلها لأسفل.</li>
	<li>ضبط درجة حرارة الكريستال ppKTP شنت على وحدة تحكم في درجة الحرارة عن طريق الرجوع إلى معدلات العد من الفوتونات التي تم تحويلها إلى أسفل. درجة الحرارة المناسبة عادة 25-30 درجة مئوية.</li>
	<li>اضبط زاوية إمالة HWP1 لزيادة معدلات عدد الفوتونات التي يتم تحويلها لأسفل إلى أقصى حد. إذا كانت معدلات العد ضعيفة جداً، قم بقياس الأعداد بدون العناصر البصرية في الوضعين 1 و2.</li>
</ol>3. قياس إجراء العد الصدفة
<ol><li>حدد قواعد الاستقطاب في الوضعين 1 و2 لقياس الفوتونات المتشابكة بالاستقطاب أثناء الحادث باستخدام ملوثات عضوية الملوثات العضوية الثابتة وQWPs كما هو موضح في الشكل 3. لقياس الفوتون الحادث مع قاعدة H (V)، تعيين QWP إلى 0س وPOL إلى 0س (90س). لقياس الفوتون الحادث مع قاعدة D (A)، تعيين QWP إلى 0س وPOL إلى 45س (-45س). لقياس الفوتون الحادث مع قاعدة R (L)، تعيين QWP إلى 45س (-45س)وPOL إلى 0س.</li>
	<li>قم بتوصيل إشارة منطق الترانزستور الترانزستور (TTL) التي تم إنشاؤها من SPCM في الوضع 2 بمدخلات إشارة البدء لمحول من الوقت إلى السعة (TAC)، والإشارة في الوضع 1 إلى إدخال إشارة التوقف بعد مرورها عبر خط التأخير الكهربائي (تأخير). TAC يولد إشارات كهربائية من 0 إلى 10 V المقابلة لتأخير الوقت بين إشارة اثنين.<ol>
<li>في هذه التجربة، قم بتعيين تأخير الوقت ΔT كـ 50 ns عن طريق تحديد دبابيس خط التأخير. تعيين عرض الكمبيوتر لإظهار نطاق زمني 100 ns عن طريق تعيين الطلب TAC. ثم TAC يولد 5 إشارات V كما 50 ns تأخير الوقت المعطى من قبل خط التأخير الكهربائية. ولذلك فإن إشارات 5 V تتوافق مع المصادفات في 0 ns وقت تأخير النبضات الفعلية القادمة من SPCMs. تظهر المصادفات عند 0 ns وقت التأخير في وسط نطاق وقت العرض كما هو موضح في الشكل 3.</li>
	</ol>
</li>
	<li>انقر فوق زر البدء للبرنامج، ويسمى MAESTRO-32، لقياس توزيع ارتفاع النبض وتسجيل التوزيع باستخدام محلل متعدد القنوات (MCA) يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر. في هذه التجربة، تعيين وقت القياس TAC لمدة 30 ق. تحليل توزيع ارتفاع نبضات TAC من 0 إلى 10 V التي تتوافق مع -50 إلى 50 ns وقت تأخير بين الفوتونات الحادث وSPCMs بواسطة الإعداد الموضح في الخطوة 3.2.</li>
	<li>بعد تسجيل توزيع ارتفاع النبض، احصل على بيانات توزيع ارتفاع النبض لعدة قواعد استقطاب كما هو موضح في الشكل 4. حدد الإطار الزمني الذي سيتم النظر فيه لأعداد المصادفات لتحليل البيانات. بما أن عرض ذروة النبض يتم تحديده من خلال وقت دقة SPCM من ~ 1 ns، فإن نافذة وقت الصدفة ضرورية لتكون أكبر من وقت الدقة.<ol>
<li>في هذه التجربة، اختر نافذة وقت الصدفة لتكون 10 ns. تقدير عدد الصدفة عن طريق دمج منطقة الإطار الزمني.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. إجراء تقدير المعلمات الإخلاص وبيل
<ol><li><img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq21v2.jpg"> تحديد الارتباطات المستقطبة من الدرجة الثانية وارتباطات <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq22v2.jpg"> </img>الدرجة <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq23v2.jpg"> الثانية عبر الاستقطاب ، حيث يشير <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq24v2.jpg"> إلى حالات الاستقطاب H و D و R ، ويشير إلى حالات الاستقطاب المتداخل V و A و L. الحصول على هذه وظائف عن طريق تقسيم عدد <img alt="Equation 25" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq25v2.jpg"> الصدفة <img alt="Equation 26" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq26v2.jpg"> </img>قياسها على مستوى الخلفية . ويبين الشكل 4 أن توزيع ارتفاع النبض المقاس فعلاً للصدفة يعد مع عدة قواعد استقطاب لـ 30 ثانية. ملاحظة: على سبيل المثال، الصدفة بحساب <img alt="Equation 27" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq27v2.jpg"> مع قاعدة الاستقطاب HH يعطي عدد/30 s لإطار 10 ns صدفة. يتم حساب متوسط مستوى الأرض الخلفية لنافذة الصدفة كـ 4.3 عدد/30 s. بما أنّ [سكند-وردر] إرتباطات يكون أعطيت ب <img alt="Equation 28" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq28v2.jpg"> </img>, ال <img alt="Equation 29" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq29v2.jpg"> </img>يستقطب [سكند-وردر] إرتباط أعمال مع استقطاب قاعدة [هه] يصبح . وبالمثل يتم إعطاء وظائف الارتباط من الدرجة <img alt="Equation 30" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq30v2.jpg"> </img>الثانية <img alt="Equation 31" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq31v2.jpg"> مع قواعد الاستقطاب الأخرى على النحو <img alt="Equation 32" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq32v2.jpg"> كما <img alt="Equation 33" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq33v2.jpg"> </img>يلي: ، ووعبر الاستقطاب وظائف الارتباط من الدرجة الثانية على النحو : و .</li>
	<li>تحديد درجة ارتباط الاستقطاب بين فوتونين لثلاث قواعد استقطاب محددة من قبل20،21: <img alt="Equation 34" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq34v2.jpg">(7) حيث <img alt="Equation 35" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq35v2.jpg"> يشير إلى أسس الاستقطاب من القواعد المستقيمة (H و V)، قطري (D و A)، ودائري (R و L). تعطي وظائف الارتباط من الدرجة الثانية المقاسة درجة <img alt="Equation 36" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq36v2.jpg"> </img>كل <img alt="Equation 37" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq37v2.jpg"> </img>قاعدة استقطاب على النحو التالي: و .</li>
	<li>تحديد دقة الفوتونات المتشابكة التي تم إنشاؤها. حساب دقة الدولة المتشابكة الاستقطاب فيما يتعلق الدولة (6) في ثلاث قواعد20،21: <img alt="Equation 38" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq38v2.jpg"> وكانت درجات الارتباط المقاسة للاستقطاب <img alt="Equation 39" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq39v2.jpg"> </img>. تجاوز الرقم ال كلاسيكيّة استقطاب إرتباط حد من 0.50.</li>
	<li>تحديد معلمات Bell للفوتونات المتشابكة التي تم إنشاؤها21. حساب المعلمات من ارتباطات الاستقطاب على النحو التالي 19،20: <img alt="Equation 40" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq40v2.jpg"> <img alt="Equation 41" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq41v2.jpg"> <img alt="Equation 42" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq42v2.jpg"> وكانت الأسس المقاسة لارتباط الاستقطاب <img alt="Equation 43" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq43v2.jpg"> </img>. تتجاوز هذه الأرقام حد المعلمة الكلاسيكية 2 وتنتهك عدم المساواة بيل.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Ekert, A. 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=Quantum+cryptography+based+on+Bell's+theorem.">Quantum cryptography based on Bell's theorem.</a> Physical Review Letters. 67, 661-663 (1991).</li><li>Mattle, K., Weinfurter, H., Kwiat, P. G., 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=dense+coding+in+experimental+quantum+communication.">dense coding in experimental quantum communication.</a> Physical Review Letters. 76, 4656-4659 (1996).</li><li>Pan, J. W., Bouwmeester, D., Weinfurter, H., 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=experimental+entanglement+swapping:+entangling+photons+that+never+interacted.">experimental entanglement swapping: entangling photons that never interacted.</a> Physical Review Letters. 80, 3891-3894 (1998).</li><li>Bouwmeester, 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=Experimental+quantum+teleportation.">Experimental quantum teleportation.</a> Nature. 390, 575-579 (1997).</li><li>Armstrong, D. J., Alford, W. J., Raymond, T. D., Smith, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Absolute+measurement+of+the+effective+nonlinearities+of+KTP+and+BBO+crystals+by+optical+parametric+amplification.">Absolute measurement of the effective nonlinearities of KTP and BBO crystals by optical parametric amplification.</a> Applied Optics. 35, 2032-2040 (1996).</li><li>Shi, B. S., Tomita, A. <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+pulsed+polarization+entangled+photon+pair+using+a+Sagnac+interferometer.">Generation of a pulsed polarization entangled photon pair using a Sagnac interferometer.</a> Physical Review A. 69, 013803 (2004).</li><li>Kim, T., Fiorentino, M., Wong, F. N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-stable+source+of+polarization-entangled+photons+using+a+polarization+Sagnac+interferometer.">Phase-stable source of polarization-entangled photons using a polarization Sagnac interferometer.</a> Physical Review A. 73, 012316 (2006).</li><li>Steinlechner, 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=Efficient+heralding+of+polarization-entangled+photons+from+type-0+and+type-II+spontaneous+parametric+downconversion+in+periodically+poled+KTiOPO4.">Efficient heralding of polarization-entangled photons from type-0 and type-II spontaneous parametric downconversion in periodically poled KTiOPO4.</a> Journal of the Optical Society of America B. 31, 2068 (2014).</li><li>Steinlechner, 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=Phase-stable+source+of+polarization-entangled+photons+in+a+linear+double-pass+configuration.">Phase-stable source of polarization-entangled photons in a linear double-pass configuration.</a> Optics Express. 21, 11943-11951 (2013).</li><li>Okano, 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=0.54+resolution+two-photon+interference+with+dispersion+cancellation+for+quantum+optical+coherence+tomography.">0.54 resolution two-photon interference with dispersion cancellation for quantum optical coherence tomography.</a> Scientific Reports. 5, 18042 (2015).</li><li>Dayan, B., Pe'er, A., Friesem, A. A., 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=Nonlinear+interactions+with+an+ultrahigh+flux+of+broadband+entangled+photons.">Nonlinear interactions with an ultrahigh flux of broadband entangled photons.</a> Physical Review Letters. 94, 043602 (2005).</li><li>Nasr, M. B., 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=Ultrabroadband+biphotons+generated+via+chirped+quasi-phase-matched+optical+parametric+down-conversion.">Ultrabroadband biphotons generated via chirped quasi-phase-matched optical parametric down-conversion.</a> Physical Review Letters. 100, 183601 (2008).</li><li>Giovannetti, V., Lloyd, S., Maccone, L., Wong, F. N. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clock+synchronization+with+dispersion+cancellation.">Clock synchronization with dispersion cancellation.</a> Physical Review Letters. 87, 117902 (2001).</li><li>Hofmann, H. F., Ren, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+observation+of+temporal+coherence+by+weak+projective+measurements+of+photon+arrival+time.">Direct observation of temporal coherence by weak projective measurements of photon arrival time.</a> Physical Review Letters A. 87, 062109 (2013).</li><li>Mikhailova, Y. M., Volkov, P. A., Fedorov, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biphoton+wave+packets+in+parametric+down-conversion:+Spectral+and+temporal+structure+and+degree+of+entanglement.">Biphoton wave packets in parametric down-conversion: Spectral and temporal structure and degree of entanglement.</a> Physical Review A. 78, 062327 (2008).</li><li>Jabir, M. V., Samanta, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust,+high+brightness,+degenerate+entangled+photon+source+at+room+temperature.">Robust, high brightness, degenerate entangled photon source at room temperature.</a> Scientific Reports. 7, 12613 (2017).</li><li>Terashima, H., Kobayashi, S., Tsubakiyama, T., Sanaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+interferometric+generation+of+polarization+entangled+photons.">Quantum interferometric generation of polarization entangled photons.</a> Scientific Reports. 8, 15733 (2018).</li><li>Altepeter, J. B., Jeffrey, E. R., Kwiat, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photonic+state+tomography.">Photonic state tomography.</a> Advances In Atomic, Molecular, and Optical Physics. 52, 105-159 (2005).</li><li>Hong, C. K., Ou, Z. Y., 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=Measurement+of+subpicosecond+time+intervals+between+two+photons+by+interference.">Measurement of subpicosecond time intervals between two photons by interference.</a> Physical Review Letters. 59, 2044-2046 (1987).</li><li>Hudson, A. 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=Coherence+of+an+Entangled+Exciton-Photon+State.">Coherence of an Entangled Exciton-Photon State.</a> Physical Review Letters. 99, 266802 (2007).</li><li>Young, R. 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=Bell-Inequality+Violation+with+a+Triggered+Photon-Pair+Source.">Bell-Inequality Violation with a Triggered Photon-Pair Source.</a> Physical Review Letters. , 102 (2009).</li></ol>

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

الخطوة الحاسمة داخل البروتوكول هي كيفية تحقيق أقصى قدر من الإخلاص للفوتونات المتشابكة الاستقطاب ولدت. الدقة المقدرة ومعلمات بيل محدودة حاليا، ويرجع ذلك أساسا لأننا استخدمنا ألياف متعددة الوسيتيس لجمع الفوتونات المتشابكة التي تم إنشاؤها. وقد أثر إمالة HWP1 على فرق ارتفاع الأوضاع المكانية بين فوتونات مجلس الدولة الأول والثاني في مجلس الدولة للسلام والتنمية وتسبب في عدم تطابق الوضع المكاني على خرج مقياس التداخل Sagnac. ومن المتوقع أن تكون الدقة أعلى عند استخدام ألياف الوضع المفرد التي تقوم بتصفية منطقة تداخل الوضع المكاني للفوتونات SPDC التي تم إنشاؤها أولاً وثانياً. وعلاوة على ذلك، أثر تأثير birefringence من الكريستال ppKTP عدم تطابق الوضع بين الفوتونات SPDC الأولى والثانية. في المستقبل، يمكننا ربما تحسين المعلمات باستخدام بلورات التعويض إضافية.
وتتمثل أهمية البروتوكول في تحقيق عدة خصائص في وقت واحد فيما يتعلق بالأسلوب القائم. مصدر الفوتونات المتشابكة الاستقطاب مع البروتوكول لديها معدل انبعاثات عالية، وتتدهور، ولها توزيع النطاق العريض، وحرة بعد الاختيار. وتستند الميزة المميزة للبروتوكول إلى التداخل الكمي المتعدد باستخدام مقياس تداخل القوس والاستقطاب ذي التمرير المزدوج. النظام الضوئي يجعل من الممكن استخدام كفاءة جيل كبير من الفوتونات المتشابكة الاستقطاب وفصل أزواج الفوتون المنحطة في أوضاع بصرية مختلفة مع عدم وجود شرط من مرحلة ما بعد الاختيار. يمكن تطبيق نظام الفوتونات المتشابكة الاستقطاب عالية الأداء لتقنيات المعلومات الكم الضوئية الجديدة1،2،3،4.

وقد اجتذبت حالة متشابكة من الفوتونات اهتماما كبيرا في دراسة الواقعية المحلية في نظرية الكم والتطبيقات الجديدة من التشفير الكم1، الكم الكثيفة الترميز2، مكرر الكم3، والكم النقل عن بعد4. التحويل المكافئ التلقائي (SPDC) هو عملية غير خطية من الدرجة الثانية تم تقديمها لإنتاج أزواج فوتون متشابكة مباشرة في حالات الاستقطاب. ونظرا للتطور الأخير في تقنيات المطابقة شبه المرحلة، أصبحت KTiOPO4 (ppKTP) وLiNbO3 (ppLN) تقنية قياسية5. يتم تطوير عدة أنواع من مصادر التشابك من خلال الجمع بين هذه البلورات غير الخطية مع مقياس التداخل Sagnac6،7،8. وعلى وجه الخصوص، فإن المخطط الذي يحتوي على أزواج فوتون مستقطبة من النوع الثاني التي تم الحصول عليها من قبل مجلس الدولة للسلام والتنمية يجعل من الممكن توليد فوتونات غير مشروطة متشابكة بالاستقطاب، وكذلك فصل أزواج فوتون اتّحاد منحطّة الاستقطاب في بصريات مختلفة وسائط دون الكشف عن ما بعدانتقائية 7.
وعلى النقيض من ذلك، فإن نوع 0 SPDC لديه ميزة الإعداد بسيطة ونسبة عالية الانبعاثات من أزواج الفوتون9. وعلاوة على ذلك، تظهر أزواج الفوتون التي تم إنشاؤها في نوع 0 SPDC عرض نطاق أوسع بكثير من الفوتونات من نوع II SPDC. إجمالي معدل إنتاج زوج الفوتون لكل وحدة مضخة الطاقة هو أمرين من حجم أعلى بسبب عرض النطاق الترددي الكبير8. عرض نطاق ترددي كبير من أزواج فوتون مترابطة يسمح وقت صدفة قصيرة جدا بين أزواج الفوتون الكشف عنها. وقد أدت هذه الخاصية إلى العديد من التطبيقات المحتملة مثل الكم التصوير المقطعي التماسك البصري10، لتحقيق ارتباطات زمنية قصيرة جدا من خلال التفاعلات غير الخطية مع تدفق الفوتونات المتشابكة11، القياس طرق استخدام تراجع ضيق جدا في تدخل الكم12،تزامن ساعة الكم13،قياس التشابك تردد الوقت14،ومتعددة التشابك تردد15. ومع ذلك، يتطلب النظام مع نوع 0 SPDC العادي مخططات الكشف المشروط6 أو تصفية الطول الموجي8 أو تصفية الوضع المكاني لفصل الفوتونات المتشابكة الاستقطاب ولدت16.
لقد أدركنا خطة ترضي خصائص كل من النوع 0 والنوع الثاني SPDC في وقت واحد على أساس عمليات تداخل الكم متعددة17. وقد وُصفت تفاصيل النظام البصري واستُخدمت تجريبياً لقياس البارامترات التي تميز الفوتونات المولدة المتشابكة بالاستقطاب باستخدام الحد الأدنى من البيانات التجريبية.
يمكن كتابة متجه جونز من أفقي (H) وعمودي <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq1.jpg"> (V) حالة الاستقطاب و <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq2.jpg" style="font-size: 14px;"> </img>. يتم بناء جميع حالات الاستقطاب النقي الممكنة من المناصب العليا المتماسكة لهذه الدولتين الاستقطاب. على سبيل المثال، يتم تمثيل قطري (D)، المضادة للقطري (A)، اليمين الدائري (R)، والضوء الأيسر الدائري (L)، على التوالي، من قبل:
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq3.jpg" style="font-size: 14px; opacity: 0.9;">,
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq4.jpg" style="font-size: 14px;">, (1)
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq5.jpg" style="font-size: 14px;">و
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq6.jpg" style="font-size: 14px;">,
[ه] و [ف] دعات المستقيمة استقطاب أسس. وتسمى D و A قواعد الاستقطاب قطري. وتسمى R و L قواعد الاستقطاب الدائري. ويمكن تمثيل هذه الحالات النقية والمختلطة أيضا من الاستقطاب بمصفوفات الكثافة على أساس H- و V-الاستقطاب أسس18.
ويرد مبدأ تشغيل المخطط في الشكل 1أ-ه. يتم حقن الليزر في مقياس التداخل Sagnac الاستقطاب تتألف من الخائن شعاع الاستقطاب (PBS)، واثنين من لوحات نصف موجة تعيين إلى 45س (HWP1) و 22.5س (HWP2)، والكريستال ppKTP، والمرايا. الاستقطاب البصريات مع هذا الإعداد العمل لكل من الطول الموجي لمجال الليزر مضخة والفوتونات أسفل تحويلها.
يمر المكون H من الليزر مضخة من خلال PBS كما هو مبين في الشكل 1a ورحلات ذهابا الإعداد في اتجاه عقارب الساعة (CW). تم عكس استقطاب ليزر المضخة إلى الحالة القطرية (D) من خلال HWP2. هنا يعمل ال [ف-كونبمنك] من المضخة ليزر ل [داون-دفيلّد], وال ينتج فوتونات [ف-بولريزد] مع [تب-0] [سدكم]. يمكن تمثيل حالة الاستقطاب SPDC أزواج الفوتون التي تم إنشاؤها على النحو:
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq7.jpg">.  (2)
أزواج الفوتون أسفل المحولة هي H-الاستقطاب من خلال HWP1 تعيين إلى 45س كما هو مبين في الشكل 1b، وحالة الاستقطاب يصبح:
<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq8.jpg" style="font-size: 14px;">. (3)
شعاع الليزر مضخة حقن مرة أخرى أزواج الفوتون المقلوب في ppKTP. أزواج الفوتون التي تم إنشاؤها من مجلس الدولة للسلام والتنمية الثاني هي على حد سواء V-الاستقطاب وsuperposed مع أزواج الفوتون التي تم إنشاؤها بواسطة SPDC الأول لوضع بصري خطي متداخل كما هو مبين الشكل 1c. يتم تمثيل حالة الاستقطاب أزواج الفوتون بعد مجلس الدولة للسلام والتنمية الثاني على النحو التالي:
<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq9.jpg" style="font-size: 14px;">(4)
حيث <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq10.jpg"> هي المرحلة النسبية بين زوج الفوتون من مجلس الدولة للسلام والتنمية الأول والثاني. لا تختلف المرحلة مع مرور الوقت لأنها تحددها تشتت المواد HWP1 بين ليزر المضخة والفوتونات التي يتم تحويلها لأسفل، وقابلة للتعديل عن طريق إمالة HWP1. تم عكس حالة الاستقطاب H (V) للفوتونات التي تم تحويلها إلى حالة A (D) كما هو موضح في (1). يتم تمثيل حالة الاستقطاب لزوج الفوتون الناتج من HWP2 على النحو التالي:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq11.jpg">(5)
عندما يتم <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq12.jpg" style="opacity: 0.9;"> تعيين المرحلة عن طريق إمالة HWP1، يبقى فقط المصطلح الأول من الدولة (5) كما هو موضح في الشكل 1d. هذه هي عملية التداخل الكمي التي تتوافق مع عكس عملية التداخل هونغ-أو-ماندل (HOM) من أسس الاستقطاب19. عندما يمر H-فوتون من خلال PBS وينعكس V-فوتون من قبل PBS، يتم تمثيل حالة <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq13.jpg" style="opacity: 0.9;"> الاستقطاب من أزواج الفوتون الناتج من PBS كما هو الحال بالنسبة للmode1 البصرية 1 و 2 كما هو مبين في الشكل 1e.
وعلى العكس من ذلك، انعكس المكون الخامس من ليزر المضخة من قبل PBS كما هو مبين في الشكل 1f وتعثرت الجولة في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة (CCW). من خلال عمليات متعددة مماثلة من نوع 0 SPDC والتحولات الوحدوية، تصبح <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq14.jpg" style="opacity: 0.9;"> </img>حالة الاستقطاب للناتج من PBS . عندما تم إعداد حالة الاستقطاب من الليزر مضخة في حالة قطري (D)، كانت المرحلة النسبية بين H- و V-مكونات الليزر مضخة صفر. ولذلك، فإن حالة إنتاج الفوتونات المولدة من اتجاهات الأسلحة الكيميائية والاتفاقية تُعرض بنفس السعة وتُمثَّل على النحو التالي:
<img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq15.jpg">.  (6)
حالة الإخراج هي حالة الاستقطاب متشابكة المعروفة باسم واحدة من الدول بيل ويمكن تحويلها إلى ثلاث دول أخرى باستخدام عناصر البصريات الاستقطاب7. باستخدام العلاقة الموضحة في (1)، يمكن تمثيل حالة <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq16.jpg" style="opacity: 0.9;"> الإخراج بواسطة قواعد استقطاب قطري على النحو:
<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq17.jpg" style="opacity: 0.9;">وبواسطة أسس الاستقطاب <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq18.jpg" style="opacity: 0.9;"> </img>الدائري على النحو: .

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:777px;" width="777">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:239px;">300mm fous lens</td>
			<td style="width:157px;">Thorlabs. INC.</td>
			<td style="width:165px;">AC254-300-B</td>
			<td style="width:216px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">405nm LD</td>
			<td>Digi-Key Electronics</td>
			<td>NV4V31SF-A-ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Delay line</td>
			<td>Ortec INC.</td>
			<td>DB463</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dichroic mirror (DM)</td>
			<td>Midwest Optical Systems INC.</td>
			<td>SP650-25.4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Half-wave plate (HWP) for 405nm</td>
			<td>Thorlabs. INC.</td>
			<td>WPH05M-405</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Half-wave plate (HWP) for dual wavelengths</td>
			<td>Meadowlark Co.</td>
			<td colspan="2">DHHM-100-0405/0810&#12288;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Interference filter (IF)</td>
			<td>IDEX Health &#38; Science, LLC</td>
			<td>LL01-808-12.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Multi-channel analyzer (MCA)</td>
			<td>Ortec INC.</td>
			<td>EASY-MCA-2K</td>
			<td>MAESTRO-32 software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polarization-maintaining fiber</td>
			<td>Thorlabs. INC.</td>
			<td>P1-405BPM-FC-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Polarizer (POL)</td>
			<td>Meadowlark Co.</td>
			<td>G335743000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">ppKTP crystal</td>
			<td>RAICOL CRYSTAL LTD.</td>
			<td></td>
			<td>Type-0, 3.425 microns period</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Quarter-wave plate (QWP) for 808nm</td>
			<td>Thorlabs. INC.</td>
			<td>WPQ05M-808</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Quarter-wave plate (QWP) for 405nm</td>
			<td>Thorlabs. INC.</td>
			<td>WPQ05M-405</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Retroreflector</td>
			<td>Newport Co.</td>
			<td>U-BER 1-1S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Single photon counting Module (SPCM)</td>
			<td>Laser Cpmponents LTD.</td>
			<td>Count -100C-FC</td>
			<td>FC connecting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Time-to-amplitude converter (TAC)</td>
			<td>Ortec INC.</td>
			<td>567</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a photonic system for generating unconditional polarization-entangled photons based on multiple quantum interference

نحن نقدم مصدرا عالي الأداء من الفوتونات غير المشروطة المتشابكة الاستقطاب التي لديها معدل عالية الانبعاثات، وتوزيع النطاق العريض، وتتدهور ومرحلة ما بعد الاختيار مجانا. وتستند خاصية المصدر إلى تأثير التداخل الكمي المتعدد مع تكوين ذهابا وإيابا من مقياس التداخل Sagnac. آثار التداخل الكمتجعل من الممكن استخدام كفاءة توليد عالية من الفوتونات المتشابكة الاستقطاب لمعالجة تحويل البارامترية إلى أسفل، وفصل أزواج الفوتون المنحط في أوضاع بصرية مختلفة دون اختيار ما بعد شرط. وقد وُصف مبدأ النظام البصري واستُخدم تجريبياً لقياس بارامترات الإخلاص وبيل، وكذلك لتوصيف الفوتونات المولدة المتشابكة بالاستقطاب من ما لا يقل عن ست مجموعات من البيانات المرتبطة بالاستقطاب. تجاوز ال [ا] تجريبيّا ينال إخلاص و [بلّ] معلمات الكلاسيكيّة محلّية إرتباط حد وبيّنة واضحة من الجيل من فوتونات غير مشروط [كلرأيشن-ينكّد].

ونوقشت النظام البصري لتوليد فوتونات متشابكة غير مشروطة لدول الاستقطاب استنادا إلى تداخلات كمية متعددة ومخططات للكشف لتقدير الإخلاص التجريبي عن طريق ارتباط الاستقطاب لأزواج الفوتون المولدة. تجاوز الإخلاص المقدر للفوتونات التي تم إنشاؤها حد الارتباط المحلي الكلاسيكي من 0.50. ال يقاس [بلّ] تجاوز معلمات الكلاسيكيّة معلمة حد من 2 وانتهك الجرس تباين. وفي هذه الورقة، استُخدمت قياسات الصدفة التي تم الحصول عليها من ما لا يقل عن ست مجموعات من قواعد الاستقطاب لتقييم هذه البارامترات. وعلاوة على ذلك، فمن الممكن لإعادة بناء تماما مصفوفة كثافة الفوتونات المولدة الاستقطاب متشابكة عن طريق التصوير المقطعي حالة الكم، والذي يتطلب قياسات الصدفة من 16 تركيبات من قواعد الاستقطاب18.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig1.jpg"> الشكل 1 مخطط ة من متكاملة [دووبل-بسّ] استقطاب [سغنك] [إنترفيمتر]. (أ)توليد أزواج الفوتون بعد أول تحويل شبه متري عفوي (SPDC). (ب)دوران الاستقطاب من أزواج الفوتون بواسطة لوحة نصف موجة (HWP1). (ج)توليد أزواج الفوتون بعد مجلس الدولة للسلام والتنمية الثاني. (د)التداخل الكمي بين أزواج الفوتون من مجلس الدولة للسلام والتنمية الأول والثاني من قبل HWP2. (هـ)أزواج الفوتون الناتج المنتجة في اتجاه عقارب الساعة (CW). (و)أزواج الفوتون الناتج المنتجة في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة (CCW). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig1large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig2.jpg"> الشكل 2:النظام البصري العام لتوليد الفوتونات غير المشروطة المتشابكة بالاستقطاب. يتم استخدام لوحة نصف الموجة الأولى (HWP) ولوحة ربع موجة (QWP) لتعيين حالة الاستقطاب من الليزر مضخة يمر من خلال الألياف البصرية الحفاظ على الاستقطاب (PMF). تم تمرير الفوتونات الناتجة من خلال العدسات، QWPs، المستقطبات (POLs)، ومرشحات التداخل (IFs) في الوضعين 1 و 2، وتم الكشف عنها من قبل وحدات العد فوتون واحد (SPCM). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig2large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig3.jpg"> الشكل 3 نظام الكشف عن الصدفة بشكل عام للفوتونات المتشابكة بالاستقطاب. تم استخدام الإشارات الكهربائية من SPCM لبدء ووقف إشارة محول الوقت إلى السعة (TAC) من خلال خط تأخير كهربائي (تأخير). تم تحليل توزيع ارتفاع النبض الذي تم الحصول عليه من فارق الوقت مع محلل متعدد القنوات (MCA) يتم التحكم فيه من قبل الكمبيوتر. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig3large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig4.jpg"> الشكل 4 توزيعات فرق الوقت المقاسة مع إعدادات الاستقطاب المتوازية والمتعامدة. تركيبات أفقية (H)، عمودي (V)، قطري (D)، المضادة للقطري (A)، اليمين الدائري (R)، واليسار الدائري (L) أسس الاستقطاب. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig4large.jpg" target="_blank">الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Photonic System for Generating Unconditional Polarization-Entangled Photons Based on Multiple Quantum Interference at JoVE.com

A Photonic System for Generating Unconditional Polarization-Entangled Photons Based on Multiple Quantum Interference

نحن نصف نظام بصري لتوليد الفوتونات غير المشروطة المتشابكة الاستقطاب على أساس تأثيرات تداخل الكم متعددة مع مخطط الكشف لتقدير الإخلاص التجريبي للفوتونات المتشابكة المولدة.

نظام ضوئي لتوليد الفوتونات غير المشروطة المتشابكة بالاستقطاب استنادًا إلى تداخل الكم المتعدد

We present a high-performance source of unconditional polarization-entangled photons that have a high-emission rate, a broadband distribution, are ...

نقدم نظام ضوئي عالي الأداء يستفيد من تأثير التداخل الكمومي المتعدد لإنتاج فوتونات حرة عالية الانبعاثات من الاستقطاب والمنحطة والخالية من الانبعاثات بمعدل عالٍ من الانبعاثات مع توزيع واسع النطاق كبير. يستخدم نهجنا عملية تدخل متعددة عكسية من هونغ أو ماندل لإنتاج فوتونات متشابكة بالاستقطاب مع كفاءة عالية الأجيال وفصل موثوق به لأزواج الفوتون المنحط في أوضاع بصرية مختلفة دون ما بعد الاختيار. للبدء، قم بتشغيل صمام ثنائي ليزر، وتعيين الطاقة إلى بضعة ملليوات.يرجى صريف ثلاثية الأبعاد في حوالي زاوية 45 درجة فيما يتعلق سطح الصمام الثنائي الليزر، وضبط زاوية حتى كثافة شعاع يبدو أن تعظيم. المقبل، زوجين الليزر إلى الألياف البصرية المحافظة على الاستقطاب. توجيه الألياف إلى عداد الطاقة، وضبط مسامير مسامير للمنابر لزيادة قوة الانتاج.توجيه الليزر من خلال عزل الفضاء الحر. ثم ضع لوحة نصف الموجة ولوحة ربع الموجة لضوء 405 نانومتر في مسار الشعاع. تعيين زوايا لوحة لتحقيق حالة الاستقطاب شعاع المطلوب.بعد ذلك ، ضع مرآة dichroic قصيرة التمرير ومكعب مستقطب للشعاع المقسم في مسار الحزمة. استخدام مرآة العادية لتوجيه شعاع مستقطب S المنعكوسة موازية لشعاع p-المستقطبة المنقولة. ضع بلورة ppKTP من نوع صفر على منصة يتم التحكم فيها بدرجة حرارة ، مثبتة في مسار الحزمة.ضبط منصة حتى الحزم الانقسام تمر من خلال الكريستال. ثم، ضبط تقسيم شعاع والمرايا حتى كل من ق وp-الاستقطاب الحزم موازية لبضعة أمتار. استخدم كل من ليزر مضخة 405 نانومتر و 810 نانومتر مرجع ليزر لهذا التعديل.المقبل، جبل مزدوجة الموجة نصف موجة لوحة على جانبي الكريستال ppKTP، عمودي على ضوء الحادث. تم تعيين لوحة نصف موجة بين مقسم شعاع والكريستال إلى 22.5 درجة واللوحة الأخرى إلى 45 درجة مقدما. ثم، ضع refreflector في نهاية الإعداد لتوجيه الحزم المحولة لأسفل مرة أخرى من خلال الكريستال ppKTP ولوحة نصف موجة 22.5 درجة.ضع لوحة نصف الموجة ذات الـ 45 درجة بحيث يمر فقط الشعاع الوارد المنعك من مقسّم الشعاع والشعاع الصادر من الجانب الآخر عبره. تأكد من توجيه كل من الحزم الصادرة إلى مقسم شعاع لتوليد عوارض الفوتون في اتجاه عقارب الساعة ومضادة عقارب الساعة. ضع محللات شعاع كاميرا CCD مضمنًا مع عوارض الفوتون الناتج.ضبط المرايا وreferreflector بحيث أزواج في اتجاه عقارب الساعة وعارضة عقارب الساعة في نفس وسائط المكانية. ثم، قم بتركيب عدسة تركيز 300 ملليمتر بين لوحة ربع الموجة والمرآة الديكروية. ضع العدسة بحيث تكون النقطة المحورية لشعاع الليزر المضخة حول موضع التوليد لتحويل الفوتونات الثانية في بلورة ppKTP.إزالة محللات شعاع، ووضع لوحة ربع موجة، ومستقطب شبكة سلكية، ومرشح التدخل في مسار كل شعاع الإخراج. زوجين الحزم إلى ألياف متعددة مع عدسة جماعية. ضع عدسة تركيز 300 ملليمتر قبل كل لوحة ربع موجة ، وركز عوارض الإخراج على ال collimators.ثم، قم بتوصيل الألياف متعددة المستويات بوحدات العد أحادية الفوتون التي تستخدم الوسخات السيليكونية. بمجرد أن يتم تجميع الإعداد بالكامل، قم بإيقاف تشغيل الليزر المرجعي، وإعادة توصيل ليزر الصمام الثنائي. أطفئ اضاءة الغرفة، واستثن كل الضوء الخارجي.ثم، قم بتشغيل وحدات الجرد، وقم بحساب الفوتونات المحولة لأسفل. ثم، ضبط درجة حرارة البلورة ppKTP وزاوية إمالة لوحة نصف موجة 45 درجة لتحسين معدل العد من الفوتونات أسفل تحويلها. كرر القياسات والتعديلات حتى يتم تكبير معدل العد.قبل القياس، تعيين زوايا لوحات ربع الموجة والمستقطبات لشعاعات الإخراج لتحقيق قاعدة الاستقطاب المطلوبة للقياس. ثم، قم بتوصيل وحدة العد ذات الفوتون المفرد لشعاع الإخراج المنعكة من المرآة الديكروية بمدخل إشارة البدء لمحول وقت السعة. قم بتوصيل الحزمة الأخرى بمدخل إشارة التوقف عبر خط تأخير كهربائي.تعيين وقت التأخير إلى 50 نانو ثانية وعرض نطاق الوقت إلى 100 نانو ثانية. افتح برنامج العدادات، وحدد وقت القياس إلى 30 ثانية، وابدأ القياس. عند انتهاء القياس، تسجيل توزيع ارتفاع النبض.كرر القياس مع عدة مجموعات قاعدة الاستقطاب، وتحديد نافذة زمنية صدفة على أساس القرار الزمني لوحدات العد. لكل قياس، دمج المنطقة تحت الذروة ضمن نافذة الوقت الصدفة لتقدير عدد المصادفة. احسب المعلمات الدقة وBell للتأكد من أن النظام يقوم بتوليد فوتونات متشابكة الاستقطاب.وقد أكد تحليل قياسات الكشف عن المصادفة من ستة مجموعات من قواعد الاستقطاب أن النظام يمكن أن يولد ويكشف الفوتونات المتشابكة الاستقطاب. وكان الإخلاص التشابك 0.85، متجاوزا الحد التقليدي للارتباط المحلي من 0.5. وتجاوزت الارتباطات من قواعد الاستقطاب جميع حدود المعلمة الكلاسيكية من اثنين، منتهكة بذلك عدم المساواة في بيل.يسمح أسلوبنا بعد اختيار فصل حر من أزواج الفوتون المنحطة إلى أوضاع بصرية مختلفة مميزة لنوع اثنين التلقائي parametric أسفل التحويل، مع الحفاظ على عرض النطاق الترددي الكبير وكفاءة عالية من نوع صفر شبهية عفوية التحويل إلى أسفل. وهذه الطريقة في استخدام عمليات التداخل الكمي المتعددة مفيدة أيضاً في تطبيق الفوتونات المتشابكة من خلال الانبعاثات المحفزة للتحويل الهائيئي العشوائي. نظرا لبساطة مخططنا، يمكننا زيادة تحسين كفاءة توليد الفوتون الاستقطاب المتشابكة من خلال تعديل ضخ الليزر النبض والهياكل دليل موجة في بلورات غير الخطية.يمكننا أيضا توليد الفوتونات في الفرقة الطول الموجي النظري عن طريق تغيير فترة البلورة. أسلوبنا يحسن معدل إنتاج زوج الفوتون الكلي لكل وحدة مضخة السلطة من قبل اثنين إلى ثلاثة أوامر من حجم، نظرا لعرض النطاق الترددي الكبير من نوع صفر شبهية التلقائية التحويل إلى أسفل. عرض النطاق الترددي الكبير من أزواج الفوتون المترابطة يعطي وقت صدفة قصيرة جدا، والتي اجتذبت اهتماما كبيرا للاستخدام في التصوير المقطعي الاتساق البصري الكم وفي العديد من التطبيقات الأخرى.

Research

JoVE Journal

Engineering

Micropunching Lithography for Generating Micro- and Submicron-patterns on Polymer Substrates

Micropunching الطباعة الحجرية لتوليد الصغرى، وأنماط Submicron، على ركائز بوليمر

Conducting polymers have attracted great attention since the discovery of high conductivity in doped polyacetylene in 19771. They offer the advantages of ...

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

التدرج صدى الذاكرة الكم في الحارة بخار الذرية

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

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

تحليل الاتصال واجهات لأجهزة أسلاك متناهية الصغر واحدة الجاليوم

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

البناء وتوصيف الخارجية تجويف ديود ليزر للفيزياء الذرية

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

Using Microwave and Macroscopic Samples of Dielectric Solids to Study the Photonic Properties of Disordered Photonic Bandgap Materials

باستخدام الميكروويف وعينات ترى بالعين المجردة وعازل المواد الصلبة لدراسة خصائص الضوئية من المختلين المواد الضوئية فرق الطاقة

Recently, disordered photonic materials have been suggested as an alternative to periodic crystals for the formation of a complete photonic bandgap (PBG). ...

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

انتقائية المساحة تعديل السيليكون بلل السطح بواسطة الليزر النبضي للأشعة فوق البنفسجية تشعيع في البيئة السائلة

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 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

تصنيع 1-D الضوئية التجويف البلوري على ألياف نانوية عن طريق الاجتثاث التي يسببها الليزر الفيمتو ثانية

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

قياس الكم التدخل في المصدر السيليكون الدائري الرنان فوتون

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement for Pure Blue Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Introducing Partially Oxidized Aluminum Cathode

حقن الإلكترون المحسنة وحبس أكسيتون للصمامات الثنائية – ينبعث الضوء الكم-نقطة زرقاء نقية بإدخال الكاثود الألومنيوم المؤكسد جزئيا

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation ...

Uncoupling Coriolis Force and Rotating Buoyancy Effects on Full-Field Heat Transfer Properties of a Rotating Channel

قوة كوريوليس يفصل وآثار الطفو الدورية على الحرارة كامل-ميدان نقل خصائص قناة الدورية

An experimental method for exploring the heat transfer characteristics of an axially rotating channel is proposed. The governing flow parameters that ...