Name: a photonic system for generating unconditional polarization-entangled photons based on multiple quantum interference
Uploaded: 2019-09-05T14:00:00
Duration: 7 s
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इस शोध Opto विज्ञान और प्रौद्योगिकी, जापान के लिए अनुसंधान फाउंडेशन द्वारा समर्थित किया गया था. हम उपयोगी चर्चा के लिए डा टोमो ओसाडा को धन्यवाद देते हैं।

<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. 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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. 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लेखकों को खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

प्रोटोकॉल के भीतर महत्वपूर्ण कदम है कैसे उत्पन्न ध्रुवीकरण उलझा फोटॉनों की निष्ठा को अधिकतम करने के लिए. अनुमानित निष्ठा और बेल मापदंडों वर्तमान में सीमित कर रहे हैं, मुख्य रूप से क्योंकि हम उत्पन्न उलझा फोटॉनों इकट्ठा करने के लिए multimode फाइबर का इस्तेमाल किया. HWP1 के झुकाव पहले और दूसरे SPDC के फोटॉनों के बीच स्थानिक मोड की ऊंचाई अंतर प्रभावित और Sagnac इंटरफेरोमीटर के उत्पादन पर एक स्थानिक मोड बेमेल का कारण बना. निष्ठा अधिक होने की उम्मीद है जब एकल मोड फाइबर का उपयोग कर कि उत्पन्न पहली और दूसरी SPDC फोटॉनों के स्थानिक मोड overlapping क्षेत्र बाहर फिल्टर. इसके अलावा, ppKTP क्रिस्टल के birefringence प्रभाव पहले और दूसरे SPDC फोटॉनों के बीच मोड बेमेल प्रभावित. भविष्य में, हम संभवतः अतिरिक्त मुआवजा क्रिस्टल का उपयोग करके मानकों में सुधार कर सकते हैं.
प्रोटोकॉल के महत्व के लिए मौजूदा विधि के संबंध में एक साथ कई गुणों का एहसास है. प्रोटोकॉल के साथ उलझा ध्रुवीकरण फोटॉनों के स्रोत एक उच्च उत्सर्जन दर है, अपभ्रष्ट कर रहे हैं, एक ब्रॉडबैंड वितरण किया है, और बाद चयन मुक्त कर रहे हैं. प्रोटोकॉल की विशेषता लाभ एक डबल पास ध्रुवीकरण Sagnac इंटरफेरोमीटर का उपयोग कर कई क्वांटम हस्तक्षेप पर आधारित है. फोटोनिक प्रणाली यह संभव ध्रुवीकरण उलझा फोटॉनों की बड़ी पीढ़ी दक्षता का उपयोग करने के लिए और पदों की कोई आवश्यकता के साथ अलग ऑप्टिकल मोड में अपभ्रष्ट फोटॉन जोड़े अलग करने के लिए बनाता है. उच्च निष्पादन ध्रुवण की प्रणाली उलझा फोटॉनों उपन्यास photonic क्वांटम सूचना प्रौद्योगिकियों1,2,3,4के लिए लागू किया जा सकता है.

फोटॉनों की उलझाई हुई अवस्था ने क्वांटम सिद्धांत और क्वांटम क्रिप्टोग्राफी के उपन्यास अनुप्रयोगों में स्थानीय यथार्थवाद के अध्ययन में काफी रुचि दिखाई है1, क्वांटम सघन कोडन2, क्वांटम पुनरावर्तक3, और क्वांटम टेलीपोर्टेशन4| सहज पैरामीट्रिक डाउन-रूपांतरण (एसपीडीसी) एक द्वितीय-क्रम nonlinear प्रक्रिया है कि सीधे ध्रुवीकरण राज्यों में उलझा फोटॉन जोड़े का उत्पादन करने के लिए पेश किया गया है. अर्ध चरण मिलान तकनीकों में हाल ही में विकास के कारण, समय-समय पर poled KTiOPO4 (ppKTP) और Linbo3 (ppLN) एक मानक तकनीक बन गए हैं5. इन अरैखिक क्रिस्टलों को सग्नेक इंटरफेरोमीटर6,7,8के साथ मिलाकर अनेक प्रकार के उलझाव स्रोत विकसित किए जाते हैं . विशेष रूप से, प्रकार-II SPDC द्वारा प्राप्त orthogonally polarized फोटॉन जोड़े के साथ योजना यह संभव बिना शर्त ध्रुवीकरण-उलझन फोटॉन ों उत्पन्न करने के लिए और भी अलग अपभ्रष् ट ध्रुवीकरण-उलझा हुआ फोटॉन जोड़े अलग ऑप्टिकल में बनाता है पोस्टselective पता लगाने के बिना मोड7|
इसके विपरीत, टाइप-0 SPDC एक साधारण सेटअप का लाभ और फोटॉन जोड़े 9 के एक उच्च उत्सर्जन अनुपातहै. इसके अलावा, टाइप-0 SPDC में उत्पन्न फोटॉन जोड़े टाइप-II एसपीडीसी के फोटॉनों की तुलना में बहुत व्यापक बैंडविड्थ दिखाते हैं। प्रति यूनिट पंप पावर की कुल फोटॉन-जोड़ी उत्पादन दर इसकी बड़ी बैंडविड्थ8के कारण परिमाण के दो ऑर्डर अधिक है। सहसंबद्ध फोटॉन जोड़े का एक बड़ा बैंडविड्थ का पता चला फोटॉन जोड़े के बीच एक बहुत ही कम संयोग समय की अनुमति देता है. इस संपत्ति क्वांटम ऑप्टिकल सामंजस्य टोमोग्राफी10के रूप में कई संभावित अनुप्रयोगों के लिए नेतृत्व किया गया है , उलझा फोटॉनों के प्रवाह के साथ nonlinear बातचीत के माध्यम से अल्ट्राशॉर्ट अस्थायी सहसंबंध प्राप्त करने के लिए11, मेट्रोलॉजी क्वांटम हस्तक्षेप में बहुत संकीर्ण डुबकी का उपयोग करने के तरीके12, क्वांटम घड़ी तुल्यकालन13, समय आवृत्ति उलझन माप14, और multimode आवृत्ति उलझन15. हालांकि, साधारण प्रकार-0 SPDC के साथ योजना सशर्त पता लगाने योजनाओं6 या तरंगदैर्ध्य फ़िल्टरिंग8 या स्थानिक मोड फ़िल्टरिंग उत्पन्न ध्रुवीकरण-उलझन फोटॉनों16अलग करने के लिए की आवश्यकता है।
हमने एक ऐसी योजना का एहसास किया जो टाइप-0 और टाइप-II एसपीडीसी दोनों के गुणों को एक साथ एकाधिक क्वांटम हस्तक्षेप प्रक्रियाओं17के आधार पर संजोती है। ऑप्टिकल प्रणाली के विवरण का वर्णन किया गया और प्रयोगात्मक प्रयोगात्मक डेटा की एक न्यूनतम संख्या का उपयोग कर उत्पन्न ध्रुवीकरण उलझा फोटॉनों की विशेषता है कि मानकों को मापने के लिए इस्तेमाल किया.
क्षैतिज (एच) और ऊर्ध्वाधर (V) ध्रुवण राज्य के <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq1.jpg"> <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq2.jpg" style="font-size: 14px;"> </img>जोन्स वेक्टर के रूप में लिखा जा सकता है और . सभी संभव शुद्ध ध्रुवीकरण राज्यों इन दो ध्रुवीकरण राज्यों के सुसंगत अध्यारोपण से निर्माण कर रहे हैं. उदाहरण के लिए, विकर्ण (D), एंटी-डिगोनल(A), दाएँ-वृत्तीय(R), और बाएँ-वृत्तीय(L) प्रकाश, क्रमशः, द्वारा प्रस्तुत किए जाते हैं:
<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;">और
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq6.jpg" style="font-size: 14px;">,
ज तथा ट को सरलरेखीय ध्रुवण आधार कहते हैं। D और A को विकर्ण ध्रुवण आधार कहते हैं। त तथा ल् को वृत्ताकार ध्रुवण क्षारक कहते हैं। ध्रुवण के इन शुद्ध तथा मिश्रित अवस्थाओं को एच- तथा ट-ध्रुवणआधारों 18के आधार पर घनत्व मैट्रिक्स द्वारा निरूपित किया जा सकता है।
योजना का प्रचालन सिद्धांत चित्र 1ए-ईमें दर्शाया गया है। लेजर एक ध्रुवीकरण Sagnac इंटरफेरोमीटर में एक polarizing बीम विभाजक (पीबीएस), दो आधा लहर प्लेटें 45ओ (HWP1) और 22.5o (HWP2), एक ppKTP क्रिस्टल, और दर्पण के लिए सेट के शामिल में इंजेक्ट किया जाता है. पंप लेजर क्षेत्र और नीचे परिवर्तित फोटॉनों के दोनों तरंगदैर्ध्य के लिए इस सेटअप काम के साथ ध्रुवीकरण प्रकाशिकी.
पंप लेजर के एच घटक PBS के माध्यम से गुजरता है के रूप में चित्र 1a में दिखाया गया है और दौर यात्राएं एक दक्षिणावर्त (CW) दिशा में सेटअप. पंप लेजर के ध्रुवीकरण HWP2 के माध्यम से विकर्ण (डी) राज्य के लिए उलटा था. यहाँ पंप लेजर के वी घटक नीचे रूपांतरण के लिए काम करता है, और उत्पन्न फोटॉनों वी प्रकार-0 SPDC के साथ polarized हैं. उत्पन्न फोटॉन युग्मों की SPDC ध्रुवण स्थिति को इस रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है:
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq7.jpg">.  (2)
नीचे परिवर्तित फोटॉन जोड़े H-polarized HWP1 सेट के माध्यम से 45o करने के लिए चित्र 1bमें दिखाया गया है, और ध्रुवीकरण राज्य हो जाता है:
<img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq8.jpg" style="font-size: 14px;">. (3)
पंप लेजर बीम फिर से ppKTP में उल्टे फोटॉन जोड़े इंजेक्शन. दूसरे SPDC से उत्पन्न फोटॉन युग्मों को वी-ध्रुवित तथा पहले एसपीडीसी द्वारा एक collinear ऑप्टिकल मोड के लिए उत्पन्न फोटॉन युग्मों के साथ प्रस्तुत किया गया है जैसा कि चित्र 1cदिखाया गया है। दूसरे SPDC के बाद फोटॉन युग्मों की ध्रुवण स्थिति के रूप में प्रतिनिधित्व किया है:
<img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq9.jpg" style="font-size: 14px;">(4)
जहां <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq10.jpg"> पहले और दूसरे SPDC से फोटॉन जोड़ी के बीच रिश्तेदार चरण है. चरण समय के साथ भिन्न नहीं है क्योंकि यह पंप लेजर और नीचे परिवर्तित फोटॉनों के बीच HWP1 सामग्री फैलाव द्वारा निर्धारित किया जाता है, और HWP1 झुकाव द्वारा समायोज्य. नीचे परिवर्तित फोटॉनों के एच (वी) ध्रुवण अवस्था (1) में दर्शाए अनुसार A (D) अवस्था में उलटा किया गया था। HWP2 से उत्पादन फोटॉन जोड़ी के ध्रुवीकरण की स्थिति के रूप में प्रतिनिधित्व किया है:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq11.jpg">(5)
जब चरण <img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq12.jpg" style="opacity: 0.9;"> HWP1 को झुकाकर निर्धारित किया जाता है, तो राज्य का केवल प्रथम शब् द (5) ही चित्र 1दमें दर्शाया गया है। यह क्वांटम हस्तक्षेप प्रक्रिया है जो ध्रुवीकरणआधारों 19के रिवर्स होंग-ओउ-मंडेल (एचओम) हस्तक्षेप प्रक्रिया से मेल खाती है। जब एच-फोटोन पीबीएस से होकर गुजरता है और वी-फोटॉन पीबीएस द्वारा परिलक्षित होता है, तो <img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq13.jpg" style="opacity: 0.9;"> पीबीएस से आउटपुट फोटॉन युग्मों की ध्रुवण अवस्था को ऑप्टिकल मोड1 और 2 के रूप में दर्शाया जाता है जैसा कि चित्र 1eमें दिखाया गया है।
इसके विपरीत, पंप लेजर के वी घटक PBS द्वारा परिलक्षित के रूप में चित्र 1f में दिखाया गया था और गोल एक काउंटर दक्षिणावर्त (CCW) दिशा में फिसल गया. इसी प्रकार एकाधिक प्रकार-0 SPDC प्रक्रियाओं और एकात्मक रूपांतरणों के <img alt="Equation 14" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq14.jpg" style="opacity: 0.9;"> </img>माध्यम से पीबीएस से निर्गत की ध्रुवण अवस्था बन जाती है। जब पंप लेजर के ध्रुवीकरण राज्य विकर्ण (डी) राज्य में तैयार किया गया था, एच के बीच सापेक्ष चरण और वी पंप लेजर के घटक शून्य था. इसलिए, CW और CCW दिशाओं से उत्पन्न फोटॉनों की आउटपुट स्थिति एक ही आयाम के साथ superposed और के रूप में प्रतिनिधित्व कर रहे हैं:
<img alt="Equation 15" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq15.jpg">.  (6)
निर्गत अवस्था एक ध्रुवण-संवद्ित अवस्था है जिसे बेल अवस्थाओं में से एक कहा जाता है और इसे ध्रुवण प्रकाशिकी तत्वों7का उपयोग करके अन्य तीन राज्यों में परिवर्तित किया जा सकता है। में दिखाए गए संबंध का उपयोग <img alt="Equation 16" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq16.jpg" style="opacity: 0.9;"> करते हुए (1), आउटपुट अवस्था विकर्ण ध्रुवण आधारों द्वारा इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:
<img alt="Equation 17" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq17.jpg" style="opacity: 0.9;">और परिपत्र ध्रुवीकरण आधार <img alt="Equation 18" src="/files/ftp_upload/59705/59705eq18.jpg" style="opacity: 0.9;"> </img>ों के रूप में: .

<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

हम बिना शर्त ध्रुवीकरण के एक उच्च प्रदर्शन स्रोत प्रस्तुत-एक उच्च उत्सर्जन दर है कि फोटॉनों, एक ब्रॉडबैंड वितरण, अपभ्रष्ट और पदों के चुनाव मुक्त कर रहे हैं. स्रोत की संपत्ति एक Sagnac इंटरफेरोमीटर के एक दौर ट्रिप विन्यास के साथ कई क्वांटम हस्तक्षेप प्रभाव पर आधारित है. क्वांटम हस्तक्षेप प्रभाव यह संभव ध्रुवीकरण-उलझाफोटफोटफोटों की उच्च पीढ़ी दक्षता का उपयोग करने के लिए पैरामीट्रिक नीचे रूपांतरण प्रक्रिया करने के लिए, और अलग अपभ्रष्ट फोटॉन जोड़े एक पद के बिना अलग अलग मोड में प्रकाश डाला आवश्यकता. ऑप्टिकल प्रणाली के सिद्धांत का वर्णन किया गया था और प्रयोगात्मक निष्ठा और बेल मापदंडों को मापने के लिए इस्तेमाल किया, और भी उत्पन्न ध्रुवीकरण से जुड़े फोटॉनों की विशेषता के लिए ध्रुवीकरण सहसंबद्ध डेटा के छह संयोजनों की एक न्यूनतम से. प्रयोगात्मक प्राप्त निष्ठा और बेल पैरामीटर शास्त्रीय स्थानीय सहसंबंध सीमा से अधिक है और बिना शर्त ध्रुवीकरण-उलझन फोटॉनों की पीढ़ी के स्पष्ट सबूत हैं.

उत्पन्न फोटॉन युग्मों के ध्रुवीकरण सहसंबंध द्वारा प्रयोगात्मक निष्ठा का अनुमान लगाने के लिए अनेक क्वांटम हस्तक्षेपों और पहचान योजनाओं के आधार पर ध्रुवीकरण राज्यों के लिए बिना शर्त उलझा हुआ फोटॉनउत्पन्न करने वाली ऑप्टिकल प्रणाली पर चर्चा की गई। उत्पन्न फोटॉनों की अनुमानित निष्ठा 0.50 की शास्त्रीय स्थानीय सहसंबंध सीमा से अधिक हो गई। मापा बेल पैरामीटर 2 की शास्त्रीय पैरामीटर सीमा से अधिक है और बेल असमानता का उल्लंघन किया. इस पत्र में, ध्रुवीकरण आधारों के छह संयोजनों की एक न्यूनतम से प्राप्त संयोग माप इन मापदंडों का मूल्यांकन करने के लिए इस्तेमाल किया गया. इसके अलावा, यह पूरी तरह से क्वांटम राज्य टोमोग्राफी के माध्यम से उत्पन्न ध्रुवीकरण उलझा फोटॉनों के घनत्व मैट्रिक्स पुनर्निर्माण करने के लिए संभव है, जो ध्रुवीकरण ठिकानों के 16 संयोजनों के संयोग माप की आवश्यकता है18.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig1.jpg"> चित्र 1 : एक एकीकृत डबल-पास ध्रुवीकरण Sagnac इंटरफेरोमीटर के Schematic. (क)प्रथम सहज पैरामीट्रिक डाउन-रूपांतरण (एसपीडीसी) के बाद फोटॉन युग्मों की पीढ़ी। (ख) एक अर्ध तरंग प्लेट (HWP1) द्वारा फोटॉन युग्मों का ध्रुवण घूर्णन। (ग)दूसरे एसपीडीसी के बाद फोटॉन युग्मों का उत्पादन। (घ)एचडब्ल्यूपी 2 द्वारा प्रथम और द्वितीय एसपीडीसी के फोटॉन युग्मों के बीच क्वांटम व्यतिकरण। (ई)उत्पादन फोटॉन युग्मों का उत्पादन दक्षिणावर्त (सीडब्ल्यू) दिशा में किया जाता है। (च) आउटपुट फोटॉन युग्मप्रति-घड़ी (सीसीडब्ल्यू) दिशा में उत्पादित होते हैं। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig1large.jpg" target="_blank">कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig2.jpg"> चित्र 2:बिना शर्त ध्रुवीकरण-संवदेले फोटॉनों को उत्पन्न करने के लिए समग्र ऑप्टिकल प्रणाली। पहली छमाही तरंग प्लेट (HWP) और एक चौथाई लहर प्लेट (QWP) ध्रुवीकरण बनाए रखने ऑप्टिकल फाइबर (पीएमएफ) के माध्यम से गुजर पंप लेजर के ध्रुवीकरण राज्य सेट करने के लिए उपयोग किया जाता है। उत्पादन फोटॉनों लेंस, QWPs, polarizers (POLs) के माध्यम से पारित कर दिया गया, और हस्तक्षेप फिल्टर (IFs) मोड में 1 और 2, और एकल-फोटोन गिनती मॉड्यूल (SPCM) द्वारा पता चला. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig2large.jpg" target="_blank">कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig3.jpg"> चित्र 3 : उत्पन्न ध्रुवीकरण उलझा फोटॉनों के लिए समग्र संयोग का पता लगाने प्रणाली. SPCM से विद्युत संकेतों को शुरू करने और एक विद्युत देरी लाइन (देरी) के माध्यम से समय-से-एम्प्लीट्यूड कनवर्टर (टीएसी) के संकेत को रोकने के लिए इस्तेमाल किया गया. समय अंतर से प्राप्त पल्स ऊंचाई वितरण एक कंप्यूटर नियंत्रित (पीसी) मल्टी चैनल विश्लेषक (एमसीए) के साथ विश्लेषण किया गया था. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig3large.jpg" target="_blank">कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59705/59705fig4.jpg"> चित्र 4 : समानांतर और ऑर्थोगोनल polarizer सेटिंग्स के साथ समय अंतर वितरण मापा. संयोजन क्षैतिज (एच), ऊर्ध्वाधर (वी), विकर्ण (डी), विरोधी diagonal (ए), दाएँ वृत्तीय (आर), और बाएँ-वृत्ताकार (एल) ध्रुवीकरण कुर्सियां हैं। <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59705/59705fig4large.jpg" target="_blank">कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.</a>

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

हम उत्पन्न उलझा फोटॉनों के प्रयोगात्मक निष्ठा का अनुमान लगाने के लिए एक पहचान योजना के साथ कई क्वांटम हस्तक्षेप प्रभाव के आधार पर बिना शर्त ध्रुवीकरण-उलझाफोटफोटफोटों की पीढ़ी के लिए एक ऑप्टिकल प्रणाली का वर्णन.

एकाधिक क्वांटम हस्तक्षेप के आधार पर बिना शर्त ध्रुवीकरण-इंटरक्वफोट्ड फोटॉनों उत्पन्न करने के लिए एक Photonic प्रणाली

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

हम एक उच्च प्रदर्शन फोटोनिक प्रणाली पेश करते हैं जो एक बड़े ब्रॉडबैंड वितरण के साथ उच्च उत्सर्जन दर पर ध्रुवीकरण-उलझा हुआ, पतित, चयन के बाद मुक्त फोटॉन का उत्पादन करने के लिए कई क्वांटम हस्तक्षेप प्रभाव का लाभ उठाता है। हमारा दृष्टिकोण एक उच्च पीढ़ी की दक्षता और चयन के बाद के बिना विभिन्न ऑप्टिकल मोड में पतित फोटॉन जोड़े के विश्वसनीय जुदाई के साथ ध्रुवीकरण-उलझ फोटॉन का उत्पादन करने के लिए एक ाधिक रिवर्स हांग-आउ-मंडेल हस्तक्षेप प्रक्रिया का उपयोग करता है। शुरू करने के लिए, एक लेजर डायोड चालू करें, और कुछ मिलीवाट के लिए शक्ति निर्धारित करें।लेजर डायोड सतह के संबंध में लगभग 45 डिग्री कोण पर एक होलोग्राफिक झंझरी करें, और बीम तीव्रता को अधिकतम होने तक कोण को समायोजित करें। इसके बाद, एक ध्रुवीकरण को बनाए रखने ऑप्टिकल फाइबर के लिए लेजर जोड़ी । फाइबर को बिजली मीटर पर निर्देशित करें, और आउटपुट पावर को अधिकतम करने के लिए कपलर शिकंजा को समायोजित करें।एक मुक्त अंतरिक्ष आइसोलेटर के माध्यम से लेजर प्रत्यक्ष। इसके बाद बीम के रास्ते में 405-नैनोमीटर लाइट के लिए हाफ वेव प्लेट और क्वार्टर वेव प्लेट रखें। वांछित बीम ध्रुवीकरण राज्य को प्राप्त करने के लिए प्लेट कोण सेट करें।इसके बाद, बीम के रास्ते में एक शॉर्ट-पास डिक्रोइक मिरर और एक ध्रुवीकरण बीम-स्प्लिटर क्यूब रखें। प्रेषित पी-ध्रुवीकृत बीम के समानांतर परावर्तित एस-ध्रुवीकृत बीम को निर्देशित करने के लिए नियमित दर्पण का उपयोग करें। बीम के रास्ते में चढ़कर तापमान नियंत्रित मंच पर एक प्रकार-शून्य पीपीकेटीपी क्रिस्टल रखें।जब तक स्प्लिट बीम क्रिस्टल से नहीं गुजरते तब तक प्लेटफ़ॉर्म को समायोजित करें। फिर, बीम स्प्लिटर और दर्पण को समायोजित करें जब तक कि दोनों एस-और पी-ध्रुवीकृत बीम कुछ मीटर के लिए समानांतर न हों। इस समायोजन के लिए 405-नैनोमीटर पंप लेजर और 810-नैनोमीटर संदर्भ लेजर दोनों का उपयोग करें।इसके बाद, पीपीकेटीपी क्रिस्टल के दोनों ओर दोहरी-तरंग अर्ध-तरंग प्लेट माउंट करें, जो घटना प्रकाश के लंबवत है। बीम स्प्लिटर और क्रिस्टल के बीच हाफ वेव प्लेट को २२.५ डिग्री और दूसरी प्लेट को पहले से ४५ डिग्री तक सेट किया गया है । फिर, सेटअप के अंत में एक रेट्रोरिफ्लेक्टर रखें ताकि नीचे परिवर्तित बीम को पीपीकेटीपी क्रिस्टल और 22.5 डिग्री हाफ वेव प्लेट के माध्यम से वापस निर्देशित किया जा सके।45 डिग्री अर्ध-तरंग प्लेट को स्थिति दें ताकि बीम स्प्लिटर से केवल इनबाउंड बीम और दूसरी तरफ से आउटबाउंड बीम इसके माध्यम से गुजरें। सुनिश्चित करें कि दोनों आउटबाउंड बीम बीम स्प्लिटर में निर्देशित किए जाते हैं ताकि दक्षिणावर्त और बार्कलॉकवाइज फोटॉन बीम उत्पन्न हो सके। आउटपुट फोटॉन बीम के साथ सीसीडी कैमरा बीम प्रोफाइलर इनलाइन रखें।दर्पण और रेट्रोरिफ्लेक्टर को समायोजित करें ताकि दक्षिणावर्त और लॉकलॉकवाइज बीम जोड़े एक ही स्थानिक मोड में हों। फिर, क्वार्टर-वेव प्लेट और डिक्रोइक मिरर के बीच 300 मिलीमीटर फोकस लेंस माउंट करें। लेंस की स्थिति इतनी है कि पंप लेजर बीम के केंद्र बिंदु ppKTP क्रिस्टल में दूसरे फोटॉन नीचे रूपांतरण की पीढ़ी की स्थिति के आसपास है ।बीम प्रोफाइलर निकालें, और एक चौथाई तरंग प्लेट, एक तार ग्रिड ध्रुवीकरण, और प्रत्येक आउटपुट बीम के रास्ते में एक हस्तक्षेप फिल्टर रखें। एक कोलिमेटर लेंस के साथ मल्टीमोड फाइबर के लिए बीम युगल। प्रत्येक तिमाही-वेव प्लेट से पहले 300 मिलीमीटर का फोकस लेंस रखें, और कॉलिमेटर्स पर आउटपुट बीम फोकस करें।फिर, मल्टीमोड फाइबर को एकल-फोटॉन गिनती मॉड्यूल से कनेक्ट करें जो सिलिकॉन हिमस्खलन फोटोडिओड का उपयोग करते हैं। एक बार सेटअप पूरी तरह से इकट्ठा हो जाने के बाद, संदर्भ लेजर को बंद कर दें, और डायोड लेजर को फिर से कनेक्ट करें। कमरे की रोशनी बंद करें, और सभी बाहरी प्रकाश को बाहर करें।फिर, गिनती मॉड्यूल चालू करें, और डाउन-परिवर्तित फोटॉनों की गिनती करें। फिर, नीचे परिवर्तित फोटॉनों की गिनती दर में सुधार करने के लिए पीपीकेटीपी क्रिस्टल के तापमान और 45 डिग्री हाफ-वेव प्लेट के झुकाव कोण को समायोजित करें। माप और समायोजन दोहराएं जब तक गिनती दर अधिकतम न हो जाए।माप से पहले, माप के लिए वांछित ध्रुवीकरण आधार प्राप्त करने के लिए आउटपुट बीम के लिए क्वार्टर-वेव प्लेटों और ध्रुवीकरण के कोण सेट करें। फिर, आउटपुट बीम के एकल-फोटॉन काउंटिंग मॉड्यूल को एक समय-से-आयाम कनवर्टर के स्टार्ट सिग्नल इनपुट के लिए डिक्रोइक मिरर से प्रतिबिंबित करें। एक विद्युत देरी लाइन के माध्यम से बंद संकेत इनपुट करने के लिए अन्य बीम कनेक्ट करें।50 नैनोसेकंड के लिए देरी समय निर्धारित करें और प्रदर्शित समय सीमा 100 नैनोसेकंड के लिए। उपकरण सॉफ्टवेयर खोलें, माप का समय 30 सेकंड तक सेट करें, और माप शुरू करें। जब माप खत्म हो, पल्स ऊंचाई वितरण रिकॉर्ड।कई ध्रुवीकरण आधार संयोजनों के साथ माप दोहराएं, और गिनती मॉड्यूल के लौकिक संकल्प के आधार पर एक संयोग समय खिड़की की पहचान करें। प्रत्येक माप के लिए, संयोग समय खिड़की के भीतर चोटी के नीचे क्षेत्र को एकीकृत करने के लिए संयोग मायने रखता है अनुमान है । इस बात की पुष्टि करने के लिए निष्ठा और बेल मापदंडों की गणना करें कि सिस्टम ध्रुवीकरण-उलझा फोटॉन पैदा कर रहा है।ध्रुवीकरण ठिकानों के छह संयोजनों से संयोग का पता लगाने माप के विश्लेषण की पुष्टि की है कि प्रणाली उत्पन्न और ध्रुवीकरण उलझ फोटॉन का पता लगाने सकता है । उलझन निष्ठा 0.85 थी, 0.5 की शास्त्रीय स्थानीय सहसंबंध सीमा से अधिक है। ध्रुवीकरण के ठिकानों से सहसंबंध सभी दो की शास्त्रीय पैरामीटर सीमा से अधिक है, घंटी असमानता का उल्लंघन ।हमारी विधि टाइप-टू सहज पैरामेट्रिक डाउन-रूपांतरण की बड़ी बैंडविड्थ और उच्च दक्षता को बनाए रखते हुए, टाइप-टू सहज पैरामेट्रिक डाउन-रूपांतरण की विशेषता विभिन्न ऑप्टिकल मोड में पतित फोटॉन जोड़े के चयन के बाद मुक्त पृथक्करण की अनुमति देती है। कई क्वांटम हस्तक्षेप प्रक्रियाओं का उपयोग करने की यह विधि सहज पैरामेट्रिक डाउन-रूपांतरण के उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से उलझे फोटॉनों के अनुप्रयोग के लिए भी उपयोगी है। हमारी योजना की सादगी के कारण, हम पल्स लेजर पंपिंग और नॉनलाइनर क्रिस्टल में तरंग गाइड संरचनाओं को संशोधित करके ध्रुवीकरण-उलझा फोटॉन पीढ़ी दक्षता को और बेहतर बना सकते हैं।हम क्रिस्टल की पोलिंग अवधि को बदलकर सिद्धांतीय तरंगदैर्ध्य बैंड में फोटॉन भी उत्पन्न कर सकते हैं। हमारी तकनीक प्रकार-शून्य सहज पैरामेट्रिक डाउन-रूपांतरण के बड़े बैंडविड्थ के कारण परिमाण के दो से तीन आदेशों द्वारा प्रति इकाई पंप बिजली कुल फोटॉन-जोड़ी उत्पादन दर में सुधार करती है। सहसंबद्ध फोटॉन जोड़े का एक बड़ा बैंडविड्थ एक बहुत ही कम संयोग समय देता है, जिसने क्वांटम ऑप्टिकल जुटना टोमोग्राफी और कई अन्य अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए काफी ध्यान आकर्षित किया है।

Research

JoVE Journal

Engineering

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

बहुलक substrates पर माइक्रो और submicron पैटर्न उत्पन्न करने के लिए लिथोग्राफी Micropunching

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

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Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

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

बेक़ायदा photonic bandgap सामग्री के photonic गुणों का अध्ययन करने के लिए माइक्रोवेव और ढांकता हुआ एसएनएफ के macroscopic नमूनों का प्रयोग

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

तरल वातावरण में स्पंदित यूवी लेजर विकिरण से सिलिकॉन की सतह wettability के चुनिंदा क्षेत्र संशोधन

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

एक nanofiber गुजरने लेजर प्रेरित पृथक प्रयोग पर 1-डी फोटोनिक क्रिस्टल गुहा का निर्माण

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

एक सिलिकॉन अंगूठी गुंजयमान यंत्र फोटोन स्रोत में क्वांटम हस्तक्षेप के मापन

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

आंशिक रूप से ऑक्सीकरण एल्यूमीनियम कैथोड शुरू करके शुद्ध नीले क्वांटम-डॉट प्रकाश उत्सर्जक डायोड के लिए बढ़ाया इलेक्ट्रॉन इंजेक्शन और Exciton संशोधन

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

uncouplन कोरिओलिस बल और घूर्णन उछाल प्रभाव पर एक घूर्णन चैनल के पूर्ण क्षेत्र हीट स्थानांतरण गुण

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