[論文レビュー] Non-classical interference between independent sources

John Rarity, P. R. Tapster+1 more|ArXiv.org|Feb 14, 1997

Geophysical Methods and Applications被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、パルスゲート付き光子とモードロックレーザーパルスを用いて、独立した単一光子源と弱コherent状態の間で非古典的干渉を実証している。2光子検出イベントが抑制される破壊的干渉を観測することで、同定不能な光源を必要とせずに量子干渉効果を確認し、線形光学量子計算の重要な資源を検証した。

ABSTRACT

When a one-photon state is mixed with a (separate) weak coherent state at a beamsplitter the probability for detecting one photon in each beamsplitter output approaches zero due to destructive interference. We demonstrate this non-classical interference effect using pulse-gated single photons and weak mode-locked laser pulses.

研究の動機と目的

• 独立した単一光子源と弱コherent状態の間で非古典的干渉を実験的に検証すること。
• 破壊的干渉が、光子が同一である必要がない状況でも2光子検出イベントを抑制できるかどうかを検証すること。
• 実験的に実現可能な独立した光源を用いて、基本的な量子効果を示すこと。
• 独立した光源を線形光学量子情報処理に使用する可能性を検証すること。

提案手法

• 非線形過程を用いて、報知付き単一光子状態を生成するパルスゲート付き単一光子を生成した。
• 弱いモードロックレーザーパルスをビームスプリッタへのコherent状態入力として用いた。
• 50:50のビームスプリッタを用いて、単一光子状態と弱コherent状態を混合した。
• 出力ポートそれぞれに1光子が検出される状況をモニタリングし、干渉効果を観測した。
• パルスの時間的・空間的重ね合わせを確保することで、効果的な干渉を実現した。
• 2出力チャネルにおける coincidence 数の抑制から、破壊的干渉を推定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 独立した単一光子源と弱コherent状態の間で非古典的干渉を観測できるか？
• RQ2 ビームスプリッタ構成において、破壊的干渉が2光子検出イベントをどの程度抑制するか？
• RQ3 光子が同一である必要がない状況でも、量子干渉を観測できるか？
• RQ4 パルスゲート付き単一光子とモードロックレーザーを用いて、この効果を実験的に実現できるか？

主な発見

• ビームスプリッタの2つの出力ポートにそれぞれ1光子が検出される確率が、破壊的干渉によりほぼゼロに抑制された。
• 観測された抑制効果により、光子の同一性がなくても、独立した光源間で非古典的干渉が確認された。
• 実験的に、量子干渉効果が独立した同一でない光源を用いても利用可能であることを示した。
• coincidence 検出率が顕著に低下し、反束縛（anti-bunching）の量子力学的予測と整合的であった。
• 独立した光源を用いた線形光学量子計算の理論的枠組みが検証された。