[論文レビュー] Hong-Ou-Mandel dip using photon pairs from a PPLN waveguide

Qiang Zhang, Hiroki Takesue+4 more|arXiv (Cornell University)|Feb 29, 2008

Photonic and Optical Devices参考文献 22被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、1.5 µmで動作する周期的ポールリチウムニオブート（PPLN）波導に統合されたモードデマルチプレクサを備えた光子対を用いて、ホン＝オウ＝マンド（HOM）ディップを実証した。実験では、ピークポンプパワー4.4 mWで80%の可視度を達成し、光子の高さの不変性を確認するとともに、線形光学量子計算および量子コherーレンストモグラフィー応用のためのプラットフォームの妥当性を裏付けた。

ABSTRACT

We experimentally observed a Hong-Ou-Mandle dip with photon pairs generated in a periodically poled reverse-proton-exchange lithium niobate waveguide with an integrated mode demultiplexer at a wavelength of 1.5 um. The visibility of the dip in the experiment was 80% without subtraction of any noise terms at a peak pump power of 4.4 mW. The new technology developed in the experiment can find various applications in the research field of linear optics quantum computation in fiber or quantum optical coherence tomography with near infrared photon pairs.

研究の動機と目的

• PPLN波導からの光子対を用いたホン＝オウ＝マンド効果による量子干渉を実証すること。
• 通信波長帯で不変な光子を生成するためのコンactで統合されたフォトニクスプラットフォームの性能を検証すること。
• 実用的でファイバー互換性を持つシステムにおける光子不変性の主要指標としてのHOMディップ可視度を評価すること。
• 近赤外光子対を用いた線形光学量子計算および量子光的コherーレンストモグラフィー応用を検討すること。

提案手法

• 周期的ポールリバースプロトン交換リチウムニオブート波導における自己生成パラメトリックダウンコンバERSIONにより光子対を生成する。
• 信号光子とイジール光子を分離して検出するために、統合されたモードデマルチプレクサを用いる。
• 2つの光子を50:50ビームスプリッタに導き、パス遅延を変化させながら偶然計数を測定することでHOM干渉を測定する。
• ディップの可視度は、最小偶然率を平均率で割った値から計算される。
• 実験は、ファイバー基盤の量子技術に適した1.5 µmの波長で実施された。
• 光子対生成を最適化し、ノイズを最小限に抑えるために、ピークポンプパワーを4.4 mWに設定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統合部品を備えたPPLN波導からの光子対を用いて、高可視度のホン＝オウ＝マンドディップを達成できるか？
• RQ2 このプラットフォームからの光子対は、量子干渉に必要な不変性をどの程度示すか？
• RQ3 この統合システムにおいて、HOMディップの可視度はポンプパワーにどのように依存するか？
• RQ4 このプラットフォームは、線形光学量子計算および量子コherーレンストモグラフィーの実用的応用をサポートできるか？

主な発見

• ノイズ項を差し引かずに、80%のHOMディップ可視度を達成した。
• 可視度はピークポンプパワー4.4 mWで測定され、光子の高い不変性を示した。
• PPLN波導に統合されたモードデマルチプレクサを用いることで、干渉計へ効率的かつ安定した光子対供給が可能になった。
• この結果は、通信波長帯で量子情報処理を実現するための統合プラットフォームの実現可能性を裏付けた。
• コンact設計と既存の光ファイバーインfra構造との適合性により、スケーラブルでファイバー互換性のある量子技術への応用可能性を示した。