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

מחקר זה נתמך על ידי קרן המחקר של Opto-מדע וטכנולוגיה, יפן. אנו מודים לד ר טומו אוסמאדה על הדיונים השימושיים.

ההליך המאומץ מורכב מארבעה שלבים עיקריים באמצעות ההתקנה הניסיונית הכוללת המוצגת באיור 2. השלב הראשון היה הכנת לייזר המשאבה עבור SPDC. בשלב השני, האינטרלומטר האופטי-האינטרלומטר הוקם באמצעות מרכיבי קריסטל לא-ליניאריים ופולריזציה אופטיים. הליך המדידה בצירוף מרכיבי החשמל המוצגים באיור 3 תואר בשלב השלישי. לבסוף, הנתונים המתאם פוטון בפועל המוצג באיור 4 שימש כדי להעריך את הפרמטרים נאמנות בל של הפוטונים שנוצר מסובכת פולריזציה.
1. קביעת התצורה של לייזר המשאבה
<ol><li>הפעל את ה-405 ננומטר לייזר בתדר אחד. כוונן את עוצמת הפלט למספר mW על-ידי הפחתת הזרם החשמלי של הקלט לדיודה לייזר ומסנני דחיסות נייטרליים.</li>
	<li>בנו חלל חיצוני בין המשטח של הדיודה לייזר לבין הפומפיה ההולוגרפית (3,600 מ"מ-1) כדי להגשים מבצע בתדר יחיד שנקרא ספקטרומטר. מניחים את הסורגים ההולוגרפיים על 45o נגד משטח דיודות לייזר ולהעביר לאט את הבורג כדי לכוונן את התואר, ולמקסם את כוח הפלט מן החלל על ידי התייחסות לתמונה של הקרן.</li>
	<li>זוג לייזר לסיב האופטי השמור (PMF) להפעלת מבצע יחיד במצב מרחבי. כוונן את בורגי מצמד הסיבים כדי למקסם את עוצמת הפלט מ-PMF באמצעות מד מתח.</li>
	<li>Collimate פלט לייזר מן PMF עם עדשת מצמד סיבים. ערוץ לייזר פלט דרך מבודדת לתוך המרכז של חצי גל צלחת (HWP), לוחית רבע גל (QWP), ו קצר לעבור דיקרואיק ראי (DM) כפי שמוצג באיור 2. לצורך יצירת הפוטונים פולריזציה מסובכת עם המדינה כמו ב (6), להגדיר את המצב הפולריזציה של לייזר המשאבה עם אלכסון (ד) על ידי הגדרת HWP כדי 22.5o, ו qwp כדי 0o.</li>
</ol>2. בניית הכיוונון האינטרמטרי
<ol><li>מניחים מראה דיקרואיק (DM), מראה רגיל, PBS, וקריסטל ppKTP עם ממדים: 10 מ"מ ארוך (פגמים בגבישים xציר), 10 מ"מ רוחב (y-ציר), ו 1 מ"מ עבה (צירz) כפי שמוצג באיור 2. ה-PBS פועל הן באורך הגל של הלייזר (405 ננומטר) ובין הפוטונים למטה המומרים (810 ננומטר). התקופה הקיטוב של קריסטל ppKTP הוא 3.425 <img alt="Equation 19" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq19.jpg"> אשר נועד עבור סוג colליניארי-0 spdc עם 405 ננומטר לייזר משאבת יש ציפוי אנטי השתקפות בשני אורכי גל.</li>
	<li>כוונן את ה-PBS ואת המראות באמצעות לייזר המשאבה (405 nm) ולייזר התייחסות (810 ננומטר). כיוון שאורך הכניסה לפלט של האינטרלומטר הוא כ-600 מ"מ, הופכים את האור המועבר והמשתקף מ-PBS במקביל ליותר מ-600 מ"מ (רצוי לכמה מטרים) כדי לבצע התאמה למצב מרחבי.</li>
	<li>הצב HWP1 ו-HWP2 לתוך הכיוונון. הם פועלים בשני 405 ננומטר ו 810 אורכי גל ננומטר. כוונן את ה-HWPs כדי להיות מאונך לאור האירוע באמצעות האור המשתקף מהמשטח. להגדיר את הזווית של HWP1 כדי 45o ו HWP2 כדי 22.5o
</li>
	<li>הציבו את הקטור החדש בתוך הכיוונון. כוונן את מיקומו של הקטור החדש, כך שקרני ההתייחסות לכיוון השעון (CW) ולכיוון כיוון השעון (CCW) יהיו באותו מצב מרחבי. מקום חיוב מצמידים המכשיר (CCD) מצלמות במצב 1 ו-2 באיור 2 כדי להפנות את התמונות קרן הפרופיל מהפלט של אינטרלומטר. כוונן את המראה ואת הגורם החוזר כדי להפוך את המצב המרחבי לתואם על-ידי הפניית תמונות הפרופיל במצלמה.</li>
	<li>המקום עדשת המוקד בין QWP לייזר DM. כיוון שאורך הכניסה לפלט של האינטרלומטר הוא כ-600 מ"מ, בחר בעדשה עם אורך מיקוד של 300 מ"מ. הסדרה האמפירי מהווה את נקודת המיקוד של משאבת הקלט לייזר לא להיות על הנקודה האמצעית בדיוק של האינטרלומטר, אלא להיות סביב הדור האפוס ition של SPDC השני כדי להפוך את אותו הדור ברמה יעילות של הפוטונים למטה המרה בין SPDC הראשון והשני.</li>
	<li>להסיר את מצלמת CCD ולמקם QWPs, מסננים (POLs), מסנני הפרעות (אם) עם מרכז nm 810 ו 3 רוחב פס ננומטר במצב 1 ו-2 כפי שמוצג באיור 2. כוונן את הרכיבים האופטיים כדי להיות מאונך לאור האירוע באמצעות האור המשתקף. זוג לייזר להפנות קורות סיבים סיבי באמצעות סיבים טיפטוף לאיתור.</li>
	<li>מקום עדשת מיקוד 300 מ"מ בין מיט ו-QWP במצב 1 ובמצב 2. להפוך את הפלט התייחסות קורות לייזר collimate לאיתור.</li>
	<li>חברו את סיבי המצב הרב למודולים של ספירת הפוטונים בודדים (SPCMs) שנבנו מ-הסיליקון (Si) מפולת שלגים. . כבה את לייזר הייחוס הפעל את SPCMs במצב חדר חושך וספור את הפוטונים שהומרו למטה.</li>
	<li>כוונן את הטמפרטורה של ppKTP קריסטל רכוב על בקר טמפרטורה על ידי הפניה שיעורי הספירה של הפוטונים למטה המרה. הטמפרטורה המתאימה היא בדרך כלל 25-30 ° c.</li>
	<li>כוונן את זווית הטיית HWP1 כדי למקסם את שיעורי הספירה של פוטונים שהומרו למטה. אם תעריפי הספירה חלשים מדי, מדדו את הספירות ללא הרכיבים האופטיים במצב 1 ו-2.</li>
</ol>3. הליך המדידה של ספירת צירופי המקרים
<ol><li>בחר את בסיסים פולריזציה במצב 1 ו-2 כדי למדוד את המקרה הפולריזציה בפוטונים המארג באמצעות POLs ו-QWPs כפי שמוצג באיור 3. עבור המדידה של פוטון האירוע עם הבסיס H (V), להגדיר את QWP כדי 0o ו POL כדי 0o (90o). למדידת הפוטון האירוע עם D (א) בסיס, להגדיר את QWP כדי 0o ואת הפול כדי 45o (-45o). עבור המדידה של פוטון האירוע עם R (L) בסיס, להגדיר את QWP כדי 45o (-45o) ו-POL כדי 0o.</li>
	<li>חבר את אות הלוגיקה הטרנזיסטור-טרנזיסטור (TTL) שנוצר מ-SPCM במצב 2 לכניסת אות ההתחלה של ממיר זמן-משרעת (TAC), והאות במצב 1 לכניסת אות העצירה לאחר שעבר דרך קו ההשהיה החשמלית (השהיה). TAC מייצרת אותות חשמליים מ -0 עד 10 מתאים להשהיה בזמן בין שני אותות.<ol>
<li>בניסוי זה, לקבוע את העיכוב זמן ΔT as 50 ns על ידי בחירת סיכות שורת ההשהיה. הגדר את התצוגה של המחשב כדי להציג 100 ns טווח זמן על-ידי הגדרת חיוג של TAC. לאחר מכן TAC מייצרת 5 אותות V כמו 50 ns זמן עיכוב שניתנו על ידי קו עיכוב חשמל. לכן את 5 אותות V מקבילים צירופי המקרים ב 0 ns זמן עיכוב של פולסים בפועל מגיע SPCMs. צירופי המקרים בזמן ההשהיה של 0 n מופיעים במרכז טווח הזמן של התצוגה כמוצג באיור 3.</li>
	</ol>
</li>
	<li>לחץ על לחצן התחל של התוכנה, שנקרא מאסטרו-32, כדי למדוד את התפלגות גובה הדופק ולהקליט את ההתפלגות עם מחשב מבוקרת (PC) multi-channel (MCA). בניסוי זה, לקבוע את זמן המדידה של TAC עבור 30 s. לנתח את התפלגות הגובה של פולסים TAC מ -0 עד 10 V אשר התכתב a-50 כדי 50 ns זמן עיכוב בין הפוטונים האירוע ואת SPCMs על ידי ההגדרה המתוארת בשלב 3.2.</li>
	<li>לאחר הקלטת התפלגות גובה הפולס, השג את נתוני התפלגות גובה הפעימה עבור מספר בסיסים פולריזציה כמוצג באיור 4. בחר בחלון הזמן שייחשב עבור ספירות של צירופי מקרים עבור האנליזציה של הנתונים. מאז הרוחב של שיא הדופק נקבע על ידי זמן הרזולוציה של SPCM של ~ 1 ns, הזמן צירוף מקרים החלון הוא הכרחי כדי להיות גדול יותר מאשר זמן הפתרון.<ol>
<li>בניסוי זה, לבחור את צירוף הזמנים חלון הזמן להיות 10 ns. העריכו את ספירות המקריות על-ידי שילוב האזור של חלון הזמן.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. הערכת הערכה של הפרמטרים ' נאמנות ' ו'פעמון '
<ol><li>קבע <img alt="Equation 21" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq21v2.jpg"> את הקשרים האלה עם הסדר השני וקשרי <img alt="Equation 22" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq22v2.jpg"> </img>המשנה הצולבים של הסדר השני, <img alt="Equation 23" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq23v2.jpg"> המתייחס למדינות הפולריזציה H, D <img alt="Equation 24" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq24v2.jpg"> ו-R, ומתייחס למדינות החוצות-פולריזציה V, A, ו-L. השג את אלה פונקציות על-ידי חלוקת ספירות <img alt="Equation 25" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq25v2.jpg"> המקריות הנמדדות <img alt="Equation 26" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq26v2.jpg"> </img>ברמת הרקע. איור 4 מציג למעשה את התפלגות גובה הדופק של מקרי המקריות עם מספר בסיסים פולריזציה עבור 30s. הערה: לדוגמה, צירוף המקריות מונה את הבסיס לפולריזציה שנותן <img alt="Equation 27" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq27v2.jpg"> ספירה/30 של מקרים לחלון של 10 ns. רמת הקרקע האחורית הממוצעת לחלון צירוף מקרים מחושבת כ-4.3 ספירה/30. מאחר שניתן לקבל יחסי גומלין של <img alt="Equation 28" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq28v2.jpg"> </img>הסדר השני, פונקציות המתאם השני של מקוטב עם <img alt="Equation 29" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq29v2.jpg"> </img>בסיס פולריזציה הופכות להיות. באופן דומה פונקציות מתאם שניה עם בסיסים פולריזציה אחרים ניתנים <img alt="Equation 30" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq30v2.jpg"> </img>כמו: <img alt="Equation 31" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq31v2.jpg"> , ו-cross-מקוטב השני פונקציות המתאם כמו: <img alt="Equation 32" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq32v2.jpg"> ו <img alt="Equation 33" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq33v2.jpg"> </img>.</li>
	<li>לקבוע את דרגת הקורלציה הפולריזציה בין שני פוטונים עבור שלושה בסיסים פולריזציה המוגדרים על ידי20,21: <img alt="Equation 34" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq34v2.jpg">7 כאשר <img alt="Equation 35" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq35v2.jpg"> מתייחסת לבסיסים הפולריזציה של המתקן (H ו-V), אלכסון (D ו-A), ובסיסי מעגלי (R ו-L). פונקציות המתאם השני שנמדדו מספקות את דרגת כל הבסיסים הפולריזציה כדלקמן <img alt="Equation 36" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq36v2.jpg"> </img>: <img alt="Equation 37" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq37v2.jpg"> </img>, ו.</li>
	<li>לקבוע את הנאמנות של הפוטונים הסתבכו שנוצר. לחשב את הנאמנות של המדינה פולריזציה המארג ביחס למדינה (6) בשלושה בסיסים20,21: <img alt="Equation 38" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq38v2.jpg"> הדרגות הנמדדות של המתאם <img alt="Equation 39" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq39v2.jpg"> </img>הפולריזציה היתה. המספר חרג ממגבלת ההתאמה הקלאסית של הקיטוב הקלאסי של 0.50.</li>
	<li>לקבוע את הפרמטרים בל של הפוטונים הסתבכו שנוצר21. לחשב את הפרמטרים מתוך היחסים הפולריזציה כדלקמן 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"> הבסיסים הנמדדים של הקורלציה הפולריזציה היו <img alt="Equation 43" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq43v2.jpg"> </img>. מספרים אלה חורגים ממגבלת הפרמטרים הקלאסיים של 2 ומפירה את אי-שוויון הפעמון.</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>

. למחברים אין מה לגלות

הצעד הקריטי בתוך הפרוטוקול הוא כיצד למקסם את הנאמנות של הפוטונים המופוליזציה הנוצרת. אמינות מוערך ופרמטרים בל מוגבלים כעת, בעיקר בגלל השתמשנו סיבים במצב מרובה כדי לאסוף את הפוטונים הסבוכה שנוצר. הטיית HWP1 השפיעו על הבדלי הגובה של המצבים המרחביים בין הפוטונים של SPDC הראשון והשני וגרם לחוסר התאמה במצב מרחבי על התפוקה של האינטרלומטר שסאאק. הנאמנות צפויה להיות גבוהה יותר בעת שימוש בסיבים במצב יחיד המסנן את האזור המרחבי-מצב מרחבית של פוטונים SPDC הראשון שנוצר. יתר על כן, את ההשפעה שבירה של גביש ppKTP השפיעו על אי-התאמה במצב בין הפוטונים SPDC הראשון והשני. בעתיד, נוכל לשפר את הפרמטרים באמצעות קריסטלים נוספים של פיצוי.
משמעות הפרוטוקול היא לממש מספר מאפיינים בו זמנית ביחס לשיטה הקיימת. המקור של הפוטונים המארג הפולריזציה עם הפרוטוקול יש שיעור הפליטה גבוהה, הם מנוונת, יש התפלגות פס רחב, הם לאחר בחירה חינם. היתרון האופייני של הפרוטוקול מתבסס על הפרעות קוונטיות מרובות באמצעות הפרעה כפולה באינטרריזציה. מערכת פוטוני מאפשרת להשתמש ביעילות הדור הגדול של הפוטונים המארג הפולריזציה להפריד זוגות פוטון מנוונת לתוך מצבים אופטיים שונים ללא דרישה של postselection. המערכת של ביצועים גבוהים פולריזציה בפוטונים מסובכת יכול להיות מיושם עבור הרומן פוטוני מידע קוונטי טכנולוגיות1,2,3,4.

המצב הסבוך של הפוטונים משך עניין רב בחקר הריאליזם המקומי בתורת הקוונטים וביישומים החדשניים של הצפנה קוונטית1, קוד צפוף קוונטי2, ממסר קוונטי3, וקוונטום טלפורטציה4. פרמטרי המרה ספונטנית למטה (SPDC) הוא תהליך הזמנה שנייה לא לינארית אשר הוצגה ישירות לייצר זוגות פוטון מסובכת במדינות פולריזציה. בשל ההתפתחות האחרונה בטכניקות מדומה התאמת הפאזה, את KTiOPO באופן תקופתי4 (ppktp) ו linbo3 (ppln) הפכו טכניקה סטנדרטית5. מספר סוגים של מקורות שזירה מפותחים על ידי שילוב גבישים לא ליניאריים אלה עם אינטרלומטר שחור6,7,8. במיוחד, הערכה עם זוגות פוטון מקוטב אורתוגונאלי המתקבל על ידי סוג-II SPDC מאפשר ליצור בפוטונים פולריזציה מסובכת מוחלטת וגם להפריד בין מנוונת הקיטוב הפולריזציה מסובכת לתוך אופטי שונים מצבים ללא זיהוי פוסט סלקטיבי7.
לעומת זאת, type-0 SPDC יש את היתרון של התקנה פשוטה יחס פליטה גבוהה של זוגות פוטון9. יתר על כן, זוגות פוטון שנוצר בסוג-0 SPDC להראות רוחב פס רחב הרבה יותר מאשר הפוטונים של סוג-II SPDC. שיעור ייצור הפוטון-זוג לכל יחידת כוח משאבה הוא שתי הזמנות של סדר גודל גבוה יותר בשל רוחב הפס הגדול שלה8. רוחב פס גדול של זוגות פוטון מתואם מאפשר זמן קצר מאוד בצירוף מקרים בין זוגות פוטון שזוהו. מאפיין זה הוביל למספר יישומים פוטנציאליים כגון טומוגרפיה קוונטית קוהרנטית אופטית10, להשגת יחסי הזמן באולטרסאונד הזמני באמצעות אינטראקציות לא לינאריות עם שטף של פוטונים מסובכת11, מטרולוגיה שיטות באמצעות טבילה צר מאוד הפרעה קוונטית12, סנכרון השעון הקוונטי13, שזירה בתדר זמן מדידה14, ו שזירה תדר ינוייהם15. עם זאת, הערכה עם הסוג הרגיל-0 SPDC דורש סכימות זיהוי מותנה6 או אורך גל סינון8 או סינון במצב מרחבי כדי להפריד את הפוטונים שנוצר מסובכת פולריזציה16.
הבנו תוכנית העונה על המאפיינים של שני סוג-0 ו-II SPDC במקביל בהתבסס על מספר תהליכים הפרעות קוונטיות17. הפרטים של המערכת האופטית תוארו והשתמשו למדוד את הפרמטרים המאפיינים את הפוטונים שנוצר מסובכת הקיטוב באמצעות מספר מינימלי של נתונים ניסיוניים.
ניתן לכתוב <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq1.jpg"> וקטור <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq2.jpg" style="font-size: 14px;"> </img>ג'ונס ממצב אופקי (H) ואנכי (V). כל המדינות הפולריזציה הטהורות בנויות מתנוחות-על קוהרנטית של שתי המדינות הפולריזציה הללו. לדוגמה, האור האלכסוני (D), האנטי-אלכסוני (A), הימני-עגול (R), והשמאל-מעגלי (L), בהתאמה, מיוצגים על-ידי:
<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;">, ו
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq6.jpg" style="font-size: 14px;">,
H ו-V נקראים הבסיסים הפולריזציה. D ו-A נקראים בסיסים פולריזציה אלכסוניים. R ו-L נקראים בסיסים פולריזציה עגולים. מצבים טהורים ומעורבים אלה של הקיטוב יכולים להיות מיוצגים על-ידי מטריצות צפיפות המבוססות על מאגרי H ו-V-פולריזציה18.
עקרון ההפעלה של הערכה מוצג באיור 1א-ה. הלייזר מוזרק לתוך הפרעות שחור מורכב של מפצל קורה הקיטוב (PBS), שני לחצי גל צלחות להגדיר 45o (HWP1) ו 22.5o (HWP2), קריסטל ppktp, ומראות. אופטיקה פולריזציה עם עבודה זו ההתקנה עבור אורך הגל של שדה לייזר של המשאבה ופוטונים למטה המרה.
רכיב ה-H של לייזר המשאבה עובר דרך ה-PBS כפי שמוצג באיור 1a והלוך ושוב את הכיוונון בכיוון כיוון השעון (CW). הקיטוב של לייזר המשאבה היה הפוך למצב אלכסוני (D) באמצעות HWP2. הנה רכיב V של המשאבה לייזר עובד עבור למטה-המרה, ואת הפוטונים שנוצר הם V-מקוטב עם סוג-0 SPDC. ניתן לייצג את המצב הפולני SPDC של זוגות פוטון שנוצר:
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq7.jpg">.  2
זוגות פוטון למטה המרה הם H-מקוטב דרך HWP1 להגדיר ל 45o כפי שמוצג באיור 1b, והמדינה פולריזציה הופך:
<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq8.jpg" style="font-size: 14px;">. 3
קרן לייזר משאבה שוב הזריק את זוגות פוטון הפוך לתוך ppKTP. זוגות פוטון שנוצר מן spdc השני הם שני V מקוטב ו הציג עם זוגות פוטון שנוצרו על ידי spdc הראשון עבור מצב אופטי קוליניאריות כפי שמוצג איור 1c. המצב הפולריזציה של זוגות הפוטון לאחר SPDC השני מיוצג כ:
<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq9.jpg" style="font-size: 14px;">4
היכן <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq10.jpg"> הוא השלב היחסי בין. הפוטון מהספבקר הראשון והשני השלב אינו משתנה עם הזמן, כי הוא נקבע על ידי פיזור החומר HWP1's בין לייזר המשאבה לבין הפוטונים למטה המרה, מתכווננת על ידי הטיית HWP1. H (V)-המדינה הפולריזציה של הפוטונים המומרת למטה הייתה הפוכה למצב A (D) כמוצג ב (1). המצב הפולריזציה של הפלט הפוטון מHWP2 מיוצג כ:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq11.jpg">(5)
כאשר השלב <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq12.jpg" style="opacity: 0.9;"> נקבע על-ידי הטיית HWP1, רק התנאי הראשון של המצב (5) נותר כמוצג באיור 1d. זהו תהליך הפרעה קוונטית המתאים לתהליך ההפרעות ההפוך של הונג-או-מנדל (HOM) של בסיסי הקיטוב19. כאשר הפוטון עובר דרך PBS ו-V-פוטון משתקף על ידי PBS, המדינה הפולריזציה של התפוקה של זוגות פוטון מ-PBS <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq13.jpg" style="opacity: 0.9;"> מיוצגת על mode1 אופטי ו 2 כפי שמוצג באיור 1e.
לעומת זאת, רכיב ה-V של לייזר המשאבה השתקף על ידי ה-PBS כפי שמוצג באיור 1f והוא מעד בכיוון כנגד כיוון השעון (ccw). באמצעות סוג מרובה דומה -0 תהליכי SPDC והעתקות יוניטרית, מצב הקיטוב של הפלט מ- <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq14.jpg" style="opacity: 0.9;"> </img>PBS הופך להיות. כאשר המצב הפולריזציה של לייזר משאבה הוכנו באלכסון (D) המדינה, השלב היחסי בין H-ו-V-רכיבי לייזר המשאבה היה אפס. לכן, מצב הפלט של פוטונים שנוצרו מ-CW ו-CCW כיוונים הם בעלי הגברה זהה ומיוצגים כמו:
<img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq15.jpg">.  6
מצב הפלט הוא מדינה פולריזציה מסובכת הידועה כאחת המדינות בל ניתן להמיר לשלוש מדינות אחרות באמצעות רכיבי אופטיקה פולריזציה7. באמצעות היחס המוצג ב-(1), <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq16.jpg" style="opacity: 0.9;"> מצב הפלט יכול להיות מיוצג על-ידי בסיסים פולריזציה אלכסוניים בשם:
<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq17.jpg" style="opacity: 0.9;">ועל ידי בסיסים פולריזציה מעגלית <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq18.jpg" style="opacity: 0.9;"> </img>כמו:.

<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

אנו מציגים מקור ביצועים גבוהים של פוטונים מסובכת לפולריזציה, בעלי קצב פליטה גבוה, התפלגות פס רחב, מנוונת ובחירה חופשית. רכושה של המקור מבוסס על אפקט הפרעות קוונטיות מרובות עם תצורה של הלוך ושוב של אינטרנומטר. השפעות ההפרעה הקוונטית מאפשרות להשתמש ביעילות הדור הגבוה של הפוטונים המרלון-מסובכת לתהליך המרה, ולהפרדת זוגות פוטון מנוונת למצבים אופטיים שונים ללא בחירת דואר דרישה. עקרון המערכת האופטית תוארה והמשמש למדידת הפרמטרים של הנאמנות והבל, וכן כדי לאפיין את הפוטונים הפולריזציה שנוצרו ממינימום של שש שילובים של נתונים בקורלציה פולריזציה. האמינות השיגה ופרמטרים של בל חרג ממגבלת המתאם המקומי הקלאסי והיא ראיה ברורה לדור של הפוטונים הפולריזציה ללא תנאי.

המערכת האופטית לייצר פוטונים מסובכת ללא תנאי עבור המדינות הפולריזציה מבוסס על הפרעות קוונטיות וערכות גילוי להעריך את הנאמנות הניסיונית על ידי מתאם פולריזציה של זוגות פוטון שנוצר נדונה. הנאמנות המשוערת של הפוטונים שנוצרה חרגה ממגבלת הקורלציה המקומית הקלאסית של 0.50. הפרמטרים של Bell שנמדדו חרגו ממגבלת הפרמטרים הקלאסיים של 2 והפרו את האי-שוויון בל. במאמר זה, שימשו מדידות מינימום של שישה צירופים של בסיסים פולריזציה להערכת פרמטרים אלה. יתר על כן, ניתן לשחזר לחלוטין את מטריצת הצפיפות של הפוטונים מסובכת הקיטוב שנוצר באמצעות טומוגרפיה מדינית קוונטית, אשר דורש מדידות צירופי מקרים של 16 שילובים של בסיסים פולריזציה18.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig1.jpg"> איור 1 : סכימטי של משולב כפול למעבר פולריזציה האינטרנמטרים. (א) הדור של זוגות פוטון לאחר הפרמטרית הספונטנית הראשונה למטה-המרה (spdc). (ב) סיבוב הקיטוב של זוגות הפוטון באמצעות צלחת חצי-גל (HWP1). (ג) דור של זוגות פוטון לאחר spdc השני. (ד) הפרעה קוונטית בין זוגות פוטון של spdc הראשון והשני על ידי HWP2. (ה) הפקת זוגות פוטון בכיוון כיוון השעון (CW). (ו) זוגות פוטון המיוצרים בכיוון נגד כיוון השעון (ccw). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig2.jpg"> איור 2:המערכת האופטית הכוללת ליצירת פוטונים מסובכת פולריזציה. הצלחת חצי גל הראשון (HWP) ו רבע גל צלחת (QWP) משמשים כדי להגדיר את המצב הפולריזציה של לייזר המשאבה עובר דרך פולריזציה-שמירה על סיבים אופטיים (PMF). הפוטונים פלט הועברו דרך עדשות, QWPs, מקטפולונים (POLs), ומסנני הפרעות (אם) במצבים 1 ו-2, וזיהה על ידי מודולים יחיד פוטון ספירה (SPCM). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig3.jpg"> איור 3 : מערכת זיהוי המקריות הכוללת של הפוטונים המופניים המופקים. האותות החשמליים של SPCM שימשו כדי להתחיל ולעצור את האות של זמן לשרעת ממיר (TAC) דרך קו השהיה חשמלית (עיכוב). התפלגות גובה הפולס שהושג מהפרש הזמן נותחה באמצעות מנתח מחשב (PC) multi-channel (MCA). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig4.jpg"> איור 4 : הפרשי זמן נמדד הפצות עם הגדרות מקטדות מקבילים ואורתוגונאליות. השילובים הם אופקיים (H), אנכיים (V), אלכסוניים (D), אנטי-אלכסוני (A), ימין-עגול (R), ובסיסי שמאלי (L) פולריזציה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.</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

אנו מתארים מערכת אופטית עבור הדור של הפוטונים מסובכת הקיטוב הבלתי מותנית המבוססת על אפקטים של הפרעות קוונטיות מרובות עם ערכת זיהוי כדי להעריך את הנאמנות הניסיונית של פוטונים הסתבכו שנוצר.

מערכת Photonic ליצירת בפוטונים פוליריזציה מוחלטת המבוססת על הפרעות קוונטיות מרובות

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

אנו מציגים מערכת פוטונית עם ביצועים גבוהים המנצלת אפקט מרובה של הפרעות קוונטיות כדי לייצר פוטונים ללא תשלום מסתבך, מנוון, לאחר הבחירה בקצב פליטה גבוה עם התפלגות פס רחב גדולה. הגישה שלנו משתמשת בתהליך הפרעה הפוך מרובה של הונג-או-מנדל כדי לייצר פוטונים סבוך קיטוב עם יעילות דור גבוה והפרדה אמינה של זוגות פוטון מנוונים למצבים אופטיים שונים ללא בחירה לאחר הבחירה. כדי להתחיל, להפעיל דיודה לייזר, ולהגדיר את הכוח לכמה מילי וואט.נא צורם הולוגרפי בזווית של כ-45 מעלות ביחס למשטח הדיודה בלייזר, והתאם את הזווית עד שנראה כי עוצמת הקרן מוגדלת. לאחר מכן, זוג הלייזר לסיבים אופטיים שמירה על קיטוב. מכוונים את הסיבים למונה כוח, ומתאימים את בורגי המזוג כדי למקסם את עוצמת הפלט.לכוון את הלייזר דרך מבודד שטח פנוי. לאחר מכן, מניחים צלחת חצי גל וצלחת רבע גל עבור אור 405 ננומטר בנתיב של הקרן. קבעו את זוויות הלוח להשגת מצב הקיטוב הרצוי של הקרן.לאחר מכן, מניחים מראה דיכרוית במעבר קצר וקוביית מפצל קרן מקוטבת בנתיב הקרן. השתמש במראה רגילה כדי לכוון את הקרן המקוטבת המוחזרת במקביל לקרן המקוטבת p המשודרת. מניחים גביש ppKTP מסוג אפס על פלטפורמה מבוקרת טמפרטורה, המותקנת בנתיב הקרן.כוונן את הרציף עד שהקורות המפוצלים יעברו דרך הגביש. לאחר מכן, התאימו את מפצל הקרן ואת המראות עד שהקורות המקוטבות הן s והן הקורות המקוטבות יהיה מקביל לכמה מטרים. השתמש הן בלייזר משאבת 405 ננומטר והן בלייזר ייחוס של 810 ננומטר להתאמה זו.לאחר מכן, הר צלחת חצי גל דו-גל משני צדי גביש ppKTP, בניצב לאור האירוע. צלחת חצי הגלים בין מפצל הקרן לקריסטל נקבעה ל-22.5 מעלות והצלחת השנייה ל-45 מעלות מראש. לאחר מכן, מניחים רטרו-פלקסטור בסוף ההתקנה כדי לכוון את הקורות שהוסבו למטה בחזרה דרך גביש ppKTP וצלחת חצי הגלים של 22.5 מעלות.מקם את צלחת חצי הגלים ב-45 מעלות כך שרק הקרן הנכנסת שתשתקף ממפצל הקרן והקרן היוצאת מהצד השני יעברו דרכה. ודא ששתי הקורות היוצאות מופנות למפצל הקרן כדי ליצור את קרני הפוטון בכיוון השעון ונגד כיוון השעון. מקם את פרופילי קרן המצלמה CCD בתוך השורה עם קרני פוטון פלט.כוונן את המראות ואת ה- retroreflector כך שזוגות הקרן בכיוון השעון ונגד כיוון השעון יהיה באותם מצבים מרחביים. לאחר מכן, הר עדשת מיקוד של 300 מ"מ בין לוחית רבע הגלים למראה הדיקורית. מקם את העדשה כך שהרכז של קרן הלייזר של המשאבה יהיה סביב מיקום הדור של ההמרה השנייה של פוטון כלפי מטה בגביש ppKTP.הסר את פרופילי הקרן והצב לוחית רבע גל, מקוטב רשת תיל ומסנן הפרעות בנתיב של כל קרן פלט. זוג הקורות סיבים multimode עם עדשת קולימטור. מניחים עדשת מיקוד של 300 מ"מ לפני כל לוחית רבע גל, וממקדים את קרני הפלט על הקולימטורים.לאחר מכן, חבר את הסיבים הרב-מודיום למודולים של ספירת פוטון יחיד המשתמשים בפוטודיודות מפולת סיליקון. לאחר ההתקנה הורכבה במלואה, לכבות את לייזר הייחוס, לחבר מחדש את לייזר דיודה. כבה את אורות החדר ואל תכלול את כל האור החיצוני.לאחר מכן, הפעל את מודולי הספירה וספיר את הפוטונים המומרים כלפי מטה. לאחר מכן, התאימו את הטמפרטורה של גביש ה- ppKTP ואת זווית ההטיה של צלחת חצי הגלים של 45 מעלות כדי לשפר את קצב הספירה של הפוטונים המומרים כלפי מטה. חזור על המידות וההתאמות עד להגדלת קצב הספירה.לפני המדידה, קבעו את זוויות לוחות הגלים והקיטובים של רבע הגלים עבור קרני הפלט כדי להשיג את בסיס הקיטוב הרצוי למדידה. לאחר מכן, חבר את מודול ספירת הפוטונים הבודדים של קרן הפלט המשתקפת מהמראה הדיקורית לקלט אות ההתחלה של ממיר זמן משרעת. חבר את הקרן האחרת לקלט אות העצור באמצעות קו השהיה חשמלי.הגדר את זמן ההשהיה ל- 50 ננו-שניות ואת טווח הזמן המוצג ל- 100 ננו-שניות. פתח את תוכנת המכשיר, הגדר את זמן המדידה ל- 30 שניות והתחל את המדידה. כאשר המדידה מסתיימת, רשום את התפלגות גובה הדופק.חזור על המדידה עם מספר שילובי בסיס קיטוב, וזהה חלון זמן צירוף מקרים בהתבסס על הרזולוציה הזמנית של מודולי הספירה. עבור כל מדידה, לשלב את האזור מתחת לשיא בתוך חלון הזמן צירוף מקרים כדי להעריך את ספירת צירוף המקרים. חשב את הפרמטרים Fidelity ו- Bell כדי לאשר שהמערכת יוצרת פוטונים סבוך קיטוב.ניתוח של מדידות זיהוי צירופי מקרים משישה שילובים של בסיסי קיטוב אישר כי המערכת יכולה ליצור ולזהות פוטונים סבוך קיטוב. נאמנות ההסתבכויות הייתה 0.85, וחרגה ממגבלת המתאם המקומי הקלאסי של 0.5. המתאמים מבסיסי הקיטוב חרגו כולם ממגבלת הפרמטרים הקלאסיים של שניים, תוך הפרת אי השוויון בבל.השיטה שלנו מאפשרת הפרדה חופשית לאחר הבחירה של זוגות פוטון מנוונים למצבים אופטיים שונים האופייניים להמרת מטה פרמטרית מסוג 2 ספונטנית, תוך שמירה על רוחב הפס הגדול והיעילות הגבוהה של סוג אפס פרמטרי למטה המרה. שיטה זו של שימוש בתהליכי הפרעה קוונטיים מרובים שימושית גם ליישום פוטונים סבוך באמצעות פליטה מגורה של המרה פרמטרית ספונטנית למטה. בשל הפשטות של התוכנית שלנו, אנו יכולים לשפר עוד יותר את יעילות ייצור הפוטון הסתבך קיטוב על ידי שינוי שאיבת לייזר הדופק ומבני מדריך גל גבישים לא ליניאריים.אנחנו יכולים גם ליצור פוטונים בלהקה אורכי גל אורגניות על ידי שינוי תקופת poling של הגביש. הטכניקה שלנו משפרת את קצב הייצור הכולל של זוג פוטון ליחידת כוח משאבה על ידי שניים עד שלושה סדרי גודל, בשל רוחב הפס הגדול של סוג אפס ספונטני פרמטרית למטה המרה. רוחב פס גדול של זוגות פוטון מתואמים נותן זמן צירוף מקרים קצר מאוד, אשר משך תשומת לב רבה לשימוש טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית קוונטית וביישומים רבים אחרים.

Research

JoVE Journal

Engineering

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

Micropunching ליתוגרפיה לייצור מיקרו submicron דפוסי פולימר על מצעים

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

Gradient Echo קוונטית זיכרון בחם אטומי החמקן

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

ניתוח של ממשקי מגע עבור יחיד התקני Nanowire גן

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

בנייה ואפיון חיצוני לייזרי חלל דיודה לפיסיקה אטומית

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

שימוש במיקרוגל ודוגמאות מקרוסקופית של דיאלקטרי מוצקים לחקר מאפיינים פוטוניים של הפרעות חומרי bandgap פוטוניים

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

פינת שינוי סלקטיבית של יכולת רטיבות משטח סיליקון על ידי פעמו UV לייזר הקרנה בסביבה נוזלית

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

המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה

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

מדידה של Quantum הפרעות מקור פוטון מהוד טבעת הסיליקון

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

הזרקה משופרת אלקטרון וכליאתם אקסיטון עבור טהור קוונטית-נקודה כחולה דיודות פולטות אור על ידי החדרת חלקית תחמוצת אלומיניום קטודה

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

כוח קוריוליס uncoupling ואפקטים ציפה מסתובב על שדה מלא חום להעביר את המאפיינים של ערוץ מסתובב

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