[论文解读] 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 5

一句话总结

本文通过脉冲门控光子和锁模激光脉冲，展示了独立单光子源与弱相干态之间非经典的干涉。通过观察抑制双光子探测事件的相消干涉，作者在无需使用不可区分光子的情况下证实了量子干涉效应，验证了线性光学量子计算中一项关键资源。

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.

研究动机与目标

• 通过实验验证独立单光子源与弱相干态之间的非经典干涉。
• 检验相消干涉是否能在不依赖不可区分光子的情况下抑制双光子探测事件。
• 使用实验上可行的独立光源演示一种基本量子效应。
• 验证在在线性光学量子信息处理中使用独立光源的可行性。

提出的方法

• 利用非线性过程产生脉冲门控单光子，生成导引单光子态。
• 弱锁模激光脉冲作为光束分裂器的相干态输入。
• 使用50:50光束分裂器混合单光子态与弱相干态。
• 监测每个输出端口检测到一个光子的情况，以观察干涉效应。
• 实验依赖于脉冲在时间和空间上的重叠，以确保有效干涉。
• 通过两个输出通道符合计数的抑制推断出相消干涉。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在独立单光子源与弱相干态之间观察到非经典干涉？
• RQ2 在光束分裂器设置中，相消干涉在多大程度上抑制了双光子探测事件？
• RQ3 是否可能在不依赖不可区分光子的情况下观察到量子干涉？
• RQ4 该效应是否可以使用脉冲门控单光子和锁模激光在实验中实现？

主要发现

• 由于相消干涉，光束分裂器每个输出端口检测到一个光子的概率被抑制至接近零。
• 观察到的抑制证实了即使在光子不可区分性缺失的情况下，独立光源之间也存在非经典干涉。
• 该实验表明，可以利用独立、非相同光源实现量子干涉效应。
• 符合检测率显著降低，与量子力学预测的反聚束行为一致。
• 结果验证了在线性光学量子计算中使用独立光源的理论框架。