自发参数下转换(SPDC)产生的状态


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我正在研究SPDC在光量子计算模型中使用的功效,并且我一直在试图弄清楚光子出射时处于何种状态(例如,以矢量表示),如果我正在使用的话。类型1 SPDC,我正在研究光子的极化。

请提供使用的任何参考=)

Answers:


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背景

首先,我将使用作为水平偏振状态和| V 作为垂直偏振状态1。系统涉及三种光模式:泵(p),被视为相干光源(激光器);以及信号和惰轮(s / i),两个生成的光子|H|V

H=g(asaiap+apaias)χ(2)a(a)

ωp=ωs+ωikp=ks+ki

1型SPDC

这是两个生成的(s和i)光子具有垂直于泵浦偏振的平行偏振的地方,仅当泵浦沿晶体的异常轴偏振时,才可以用于执行SPDC。

|HH(|VV)45|HH(|VV)|VV(|HH)

|ψ=12(|HH+eiϕ|VV).

由于相位匹配条件,发射的光子对将在圆锥体的相反点发射,如图1所示。

1型SPDC图1:将激光束输入到两个类型的SPDC晶体中,它们具有正交的超常轴。这导致在圆锥体的相对点发射一对纠缠的光子的可能性。图片取自维基百科。


|H=|0|V=|1

2由于历史原因被称为信号和惰轮

参考文献:

江户敬一2007年日本。J.应用 物理 46 7175

PG,Kwiat,Waks,E.,White,AG,Appelbaum,I。和Eberhard,PH,1999。《物理评论》 A,60(2) -和arXiv版本


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现有的答案在描述SPDC配置以转换效率产生的状态方面做得很好,但是也值得注意的是,单光子行为并不仅仅存在于该过程中。因此,特别是,如果您的转换效率(或您的检测时间/效率/ SNR)足够好,以至于您可以在相同模式下检测(并区分)多个光子的发射,则这些两个光子事件共享量子相关性在这两种模式之间,光子统计分布的所有更高阶也是如此。

更具体地说(忽略了Mithrandir已经提到的所有偏振,动量和相位匹配问题),信号和空闲端口中来自Type II SPDC源的光处于双模压缩状态

|TMSV=S2(ζ)|0=exp(ζa^b^ζa^b^)|0=1coshrn=0(tanhr)n|nnsech(r)[|00+tanh(r)|11+tanh2(r)|22+tanh3(r)|33+],

tanh(r)

我还应该说,细节因配置而异(例如,如果我理解正确的话,例如,类型I SPDC仅产生单模压缩真空),但通常总是出现高阶术语。

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