[논문 리뷰] Time-resolved detection of relative intensity squeezed nanosecond pulses in a 87Rb vapor

Imad Agha, Christina Giarmatzi외 2명|arXiv (Cornell University)|2010. 09. 20.

Quantum optics and atomic interactions인용 수 5

한 줄 요약

이 연구는 온난한 87Rb 증기에서 이중 람다 시스템에서의 펄스형 거의 비탄성 4차 위상 혼합을 이용해 상대 세기 양자화된 빛의 시간 해상도 검출을 수행한다. 50 ns 펄스와 1 MHz 반복 주기로 실험는 손실을 보정한 후 −1.34 dB의 끓임을 달성하며, 이는 양자 광학 응용 분야에서 수요에 맞는 끓임된 빛 생성 분야에서의 핵심적 진전을 나타낸다.

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).

연구 동기 및 목표

• 양자 정보 응용을 위한 온난한 원자 증기에서 펄스형 상대 세기 끓임된 빛을 생성하고 검출하기 위해.
• 이중 람다 시스템에서의 4차 위상 혼합을 통해 탐지기 빛과 그 공액기 사이의 소음 상관관계를 조사하기 위해.
• 나노초 펄스에서 강도 소음 감소를 시간 해상도로 측정하기 위해.
• 검출 체인의 광학적 손실을 고려하여 끓임 수준을 정량화하기 위해.

제안 방법

• 온난한 87Rb 증기 세포 내에서 이중 람다 구성에서의 거의 비탄성 4차 위상 혼합을 이용한다.
• 50 ns 지속 시간과 1 MHz 반복 주기의 펄스형 탐지기 빛을 사용하여 비선형 과정을 자극한다.
• 시간 해상도가 뛰어난 균형형 동조 검출을 적용하여 탐지기와 그 공액기 사이의 강도 소음 상관관계를 측정한다.
• 설치의 알려진 투과 특성을 사용하여 측정된 끓임 수준을 광학적 손실에 대해 보정한다.
• 시간 도메인에서 소음 스펙트럼을 분석하여 상대 세기 끓임 수준을 추출한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 온난한 원자 증기에서 펄스형으로 상대 세기 끓임된 빛을 생성하고 검출할 수 있는가?
• RQ2 나노초 펄스에서 시간 해상도로 측정된 강도 끓임 수준은 어느 정도인가?
• RQ3 이러한 시스템에서 광학적 손실은 측정된 끓임 수준에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 탐지기와 그 공액기 사이의 소음 상관관계는 나노초 시간 척도에서 해결될 수 있는가?

주요 결과

• 실험은 50 ns 펄스와 1 MHz 반복 주기로 시간 해상도가 뛰어난 상대 세기 끓임을 −0.96 dB 달성한다.
• 광학적 손실을 보정한 후 끓임 수준은 −1.34 dB로 나타나 고정밀도 양자 소음 감소를 나타낸다.
• 탐지기와 그 공액기 사이의 소음 상관관계는 나노초 시간 해상도로 시간 도메인에서 성공적으로 해결되었다.
• 이 시스템은 4차 위상 혼합을 이용하여 온난한 원자 매질에서 펄스형 끓임된 빛을 생성하고 검출하는 것이 가능하다는 것을 보여준다.