[논문 리뷰] Spatial interference between pairs of disjoint optical paths with a single chaotic source

Michele Cassano, Milena D’Angelo외 4명|arXiv (Cornell University)|2017. 03. 20.

Neural Networks and Reservoir Computing인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 단일 혼돈광 원천을 사용하여 두 개의 분리된 광경로 쌍 간의 이阶 공간 간섭 효과를 입증하며, 이로 인해 먼 이중피인홀 마스크의 공간적 및 위치 정보를 일阶 간섭도 없이 복원할 수 있다. 이 효과는 또한 일阶 간섭도를 요구하지 않고 양자 논리 게이트, 특히 제어-노트 게이트의 구현을 가능하게 한다.

ABSTRACT

We demonstrate a novel second-order spatial interference effect between two indistinguishable pairs of disjoint optical paths from a single chaotic source. Beside providing a deeper understanding of the physics of multi-photon interference and coherence, the effect enables retrieving information on both the spatial structure and the relative position of two distant double-pinhole masks, in the absence of first order coherence. We also demonstrate the exploitation of the phenomenon for simulating quantum logic gates, including a controlled-NOT gate operation.

연구 동기 및 목표

• 단일 혼돈광 원천으로부터 공간적으로 분리된 광경로에서 다중 광자 간섭 효과를 탐구하기 위해.
• 일阶 간섭도에 의존하지 않고 먼 이중피인홀 마스크의 공간적 및 상대적 위치 정보를 복원하기 위해.
• 이 간섭 효과를 이용하여 제어-노트 게이트와 같은 양자 논리 연산을 구현할 수 있는지를 입증하기 위해.
• 복잡한 광학 시스템에서 다중 광자 간섭도 및 간섭 현상에 대한 이해를 심화하기 위해.

제안 방법

• 단일 혼돈광 원천을 사용하여 두 개의 독립된 분리된 광경로 쌍을 자극하기 위해.
• 두 쌍의 광경로 간의 이阶 공간 간섭 무늬를 측정하여 구조적 및 위치 데이터를 추출하기 위해.
• 일阶 간섭도 없이도 간섭을 감지하기 위해 강도 상관 측정을 사용하기 위해.
• 특히 제어-노트 게이트에 중점을 두고 시스템을 설계하고 분석하여 양자 논리 연산을 시뮬레이션하기 위해.
• 간섭 무늬의 특성과 마스크 기하학적 구조에 대한 의존도를 기술하기 위해 공간 상관 함수를 분석하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 단일 혼돈광 원천을 사용하여 두 개의 분리된 광경로 쌍 간의 이阶 공간 간섭을 관측할 수 있는가?
• RQ2 일阶 간섭도 없이 먼 이중피인홀 마스크의 공간적 및 상대적 위치 정보를 어느 정도까지 복원할 수 있는가?
• RQ3 이 간섭 효과를 이용하여 제어-노트 게이트와 같은 양자 논리 연산을 실현할 수 있는가?
• RQ4 원천의 혼돈적 성질이 간섭 무늬의 시야도 및 안정성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• 단일 혼돈광 원천으로부터 유사한 두 개의 분리된 광경로 쌍 간에 이阶 공간 간섭이 성공적으로 관측되었다.
• 간섭 무늬를 통해 일阶 간섭도 없이도 먼 이중피인홀 마스크의 공간적 구조와 상대적 위치를 복원할 수 있었다.
• 이 시스템은 간섭 효과를 이용하여 제어-노트 양자 논리 게이트를 시뮬레이션할 수 있는 능력을 보였다.
• 결과적으로, 일阶 간섭도가 없더라도 혼돈광에서의 다중 광자 간섭은 복잡한 양자 정보 작업을 지원할 수 있음을 확인하였다.