[論文レビュー] Time-resolved detection of relative intensity squeezed nanosecond pulses in a 87Rb vapor

Imad Agha, Christina Giarmatzi+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 20, 2010

Quantum optics and atomic interactions被引用数 5

ひとこと要約

本研究では、二重λ型系におけるほぼ縮退した四波混合を用いて、暖かい 87Rb 蒸気中で相対強度スクリーチング光の時間分解検出を実証した。50 ns のパルスを 1 MHz の繰り返しレートで用いる実験では、損失を補正する前には −0.96 dB のスクリーチングを達成した。損失を補正した後は −1.34 dB となり、量子光学アプリケーションにおけるオンデマンドスクリーチング光生成の分野で重要な前進を示した。

ABSTRACT

We present experimental studies on the generation and detection of pulsed, relative-intensity squeezed light in a warm rubidium vapor. The noise correlations between a pulsed probe beam and its conjugate -generated through nearly-degenerate four-wave mixing in a double-lambda system- are studied via time-resolved balanced detection. We observe -0.96 dB of time-resolved relative intensity squeezing with 50 nanosecond pulses at 1 MHz repetition rate. (-1.34 dB corrected for loss).

研究の動機と目的

• 量子情報アプリケーションを目的として、暖かい原子蒸気中でパルス状の相対強度スクリーチング光を生成および検出すること。
• 二重λ型系における四波混合を用いて、プローブビームとその共役ビーム間のノイズ相関を調査すること。
• ナノ秒パルスにおける強度ノイズ低減を時間分解で測定すること。
• 検出系の光学的損失を考慮した上で、スクリーチングレベルを定量すること。

提案手法

• 暖かい 87Rb 蒸気セル内で、二重λ型配置のほぼ縮退した四波混合を用いる。
• 50 ns のパルス長および 1 MHz の繰り返しレートを持つプローブビームを用いて、非線形過程を励起する。
• 時間分解型バランスドホモダイン検出を適用し、プローブビームとその共役ビーム間の強度ノイズ相関を測定する。
• 測定されたスクリーチング値を、装置の透過特性を既知として用いて光学的損失を補正する。
• 時間領域でのノイズスペクトルを分析し、相対強度スクリーチングレベルを抽出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 暖かい原子蒸気中で、パルス状の相対強度スクリーチング光を生成および検出することは可能か？
• RQ2 ナノ秒パルスにおける時間分解強度スクリーチングの達成可能なレベルは何か？
• RQ3 このようなシステムにおいて、光学的損失は測定されたスクリーチングレベルにどのように影響するか？
• RQ4 プローブビームとその共役ビーム間のノイズ相関は、ナノ秒スケールで解像可能か？

主な発見

• 50 ns のパルスを 1 MHz の繰り返しレートで用いた実験では、時間分解型の相対強度スクリーチングが −0.96 dB 達成された。
• 光学的損失を補正した後、スクリーチングレベルは −1.34 dB となり、高精度な量子ノイズ低減を示した。
• プローブビームとその共役ビーム間のノイズ相関が、ナノ秒時間分解能で時間領域にわたって明確に解像された。
• 四波混合を用いた暖かい原子媒体でのパルス状スクリーチング光の生成および検出の実現可能性が、本システムによって示された。