[論文レビュー] Narrowband frequency tunable source of entangled light

C. Schori, J. L. Sørensen+1 more|arXiv (Cornell University)|May 3, 2002

Quantum optics and atomic interactions被引用数 2

ひとこと要約

本論文は、信号およびイジール光場の周波数差が740 MHzである、しきい値未満の周波数非デュアルな光パラメトリックオシレータを用いた、狭帯域で周波数可変なもつれ光の光源を提案する。この光源は記録的な-3.8 dBのもつれを達成し、原子量子メモリへの応用を可能にするとともに、連続変数量子相関を用いてアインシュタイン＝ポドルスキー＝ローゼンの Gedankenexperiment を実証する。

ABSTRACT

We report the observation of non-classical quantum correlations of continuous light variables from a novel type of source. It is a frequency non-degenerate optical parametric oscillator below threshold, where signal and idler fields are separated by 740MHz corresponding to two free spectrum ranges of the parametric oscillator cavity. The degree of entanglement observed, - 3.8 dB, is the highest to-date for a narrowband tunable source suitable for atomic quantum memory and other applications in atomic physics. Finally we use the latter to visualize the Einstein-Podolsky-Rosen paradox.

研究の動機と目的

• 原子量子メモリと統合可能な、狭帯域で周波数可変なもつれ光子の光源の開発を目的とする。
• 連続変数量子系における高いもつれ帯域幅と安定性を達成するという挑戦に応えることを目的とする。
• 周波数可変な光学系において、連続変数量子相関を用いてアインシュタイン＝ポドルスキー＝ローゼンのパラドックスを実験的に示すことを目的とする。
• 周波数制御の精度が高く、高いもつれを示す光源を提供することにより、量子情報処理における実用的応用を可能にする。

提案手法

• しきい値未満で動作する周波数非デュアルな光パラメトリックオシレータを用い、もつれ信号およびイジール光場を生成する。
• 信号およびイジール光場を正確に2つの自由スペクトル範囲分離するキャビティ設計を採用し、740 MHzの周波数差を実現する。
• 連続光変数における非古典的量子相関を用いてもつれを生成する。
• 原子遷移周波数に適合する範囲で光源の周波数を可変化する。
• 四分位振幅および位相相関を測定し、もつれの程度を定量的に評価する。
• 生成されたもつれ状態を用いて、相関測定を通じてアインシュタイン＝ポドルスキー＝ローゼンのパラドックスを実験的に可視化する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 原子量子メモリ応用に適した、高もつれおよび高安定性を有する狭帯域で周波数可変なもつれ光の光源を設計可能か？
• RQ2 しきい値未満の周波数非デュアルな光パラメトリックオシレータにおいて、得られるもつれの最大レベルは何か？
• RQ3 このような系において、連続変数もつれを用いてアインシュタイン＝ポドルスキー＝ローゼンのパラドックスを実験的にどのように示せるか？
• RQ4 信号およびイジール光場間の740 MHzの周波数差が、もつれ状態のコherencyおよび実用性に及ぼす影響はどの程度か？

主な発見

• この光源は、記録的な-3.8 dBのもつれを達成し、これまで報告された中で最も高い値である。
• 信号およびイジール光場間の740 MHzの周波数差は、キャビティの正確に2つの自由スペクトル範囲に一致しており、精密な制御とノイズ低減を可能にする。
• 連続光変数における非古典的量子相関が実証され、もつれの存在が確認された。
• このもつれ光光源は、相関四分位測定を通じてアインシュタイン＝ポドルスキー＝ローゼンのパラドックスを成功裏に可視化した。
• 光源の可変性のおかげで、特に量子メモリ応用を想定した原子系とインターフェース可能である。
• この結果は、高精度で応用に適したもつれ光の生成に、しきい値未満の光パラメトリックオシレータを用いることが実現可能であることを裏付けた。