Методика измерений поляризационно-запутанных состояний бифотонов с помощью квантового томографа

Журнал «Измерительная техника», №10, 72 стр.
Октябрь 2021

Методика измерений поляризационно-запутанных состояний бифотонов с помощью квантового томографа

DOI: https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-10-21-27
Авторы: Дмитрий Николаевич Фроловцев, Сергей Александрович Магницкий, Андрей Васильевич Дёмин
Ключевые слова: фотоника, квантовые оптические технологии, квантовая томография, спонтанное параметрическое рассеяние, метрология
Заказать номер журнала в печатном виде или приобрести статью или весь номер в электронном виде.


Аннотация

Выполнен статистический анализ погрешностей томографических измерений поляризационно-запутанных состояний бифотонов, которые генерируются источниками на основе эффекта спонтанного параметрического рассеяния света. Детально проанализирован уровень квантовых флуктуаций в схеме совпадений, являющихся неустранимым источником погрешности томографических измерений. С помощью квантового томографа измерена матрица плотности квантового поляризационного состояния бифотонов в поляризационном состоянии Белла. Проведено сравнение инструментальных погрешностей с погрешностями, вызванными квантовыми флуктуациями. Показано, что нет никаких препятствий для создания томографического метрологического стенда, предназначенного для характеризации источников спонтанного параметрического рассеяния света, генерирующих поляризационно-запутанные бифотоны.

Список литературы

1. Kok P. et al., Reviews of Modern Physics, 2007, vol. 79, no. 1, р. 135. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.79.135

2. Gisin N., Thew R., Nature Photonics, 2007, vol. 1, no. 3, р. 165. https://doi.org/10.1038/nphoton.2007.22

3. Kwiat P. G., Mattle K., Weinfurter H., Zeilinger A. et al., Physical Review Letters, 2005, vol. 75, р. 4337. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.75.4337

4. O’Brien J. L., Furusawa A., Vučković E., Nature Photonics, 2009, vol. 3, no. 12, р. 687. https://doi.org/10.1038/nphoton.2009.229

5. Магницкий С. А., Фроловцев Д. Н., Агапов Д. П. и др. Метрология одиночных фотонов для квантовых информационных технологий // Измерительная техника. 2017. № 3. С. 24–29. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2017-3-24-29

6. Sussman B. et al., Quantum Science and Technology, 2019, vol. 4, no. 2, 020503. https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab029d

7. Riedel M. et al., Quantum Science and Technology, 2019, vol. 4, no. 2, 020501. https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab042d

8. Monroe C., Raymer M. G., Taylor J., Science, 2019, vol. 364, no. 6439, рр. 440–442. https://doi.org/10.1126/science.aax0578

9. Yamamoto Y., Sasaki M., Takesue H., Quantum Science and Technology, 2019, vol. 4, no. 2, 020502. https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab0077

10. Raymer M. G., Monroe C., Quantum Science and Technology, 2019, vol. 4, no. 2, 020504. https://doi.org/10.1088/2058-9565/ab0441

11. Клышко Д. Н. Фотоны и нелинейная оптика. М.: Наука, 1980. 254 с.

12. Клышко Д. Н. Когерентный распад фотонов в нелинейной среде // Письма в ЖЭТФ. 1967. Т. 6. № 1. С. 490–492.

13. Kwiat P. G., et al., Physical Review A, 1999, vol. 60, no. 2, R773. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.60.R773

14. Magnitskiy S., Frolovtsev D., Firsov V. et al., Journal of Russian Laser Research, 2015, vol. 36, no. 6, рр. 618–629. https://doi.org/10.1007/s10946-015-9540-x

15. Frolovtsev D. N., Magnitskiy S. A., Physics of Wave Phenomena, 2017, vol. 25, no. 3, рр. 180–184. https://doi.org/10.3103/S1541308X17030049

16. Фроловцев Д. Н., Магницкий С. А., Дёмин А. В. Квантовый томограф для измерения и характеризации бифотонных источников // Измерительная техника. 2020. № 4. С. 20–26. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2020-4-20-26

17. Гостев П. П., Агапов Д. П., Дёмин А. В. и др. Измерение квантовой эффективности счётчиков фотонов на базе лавинных фотодиодов методом спонтанного параметрического рассеяния с асимметричными по спектру каналами // Измерительная техника. 2018. № 12. С. 27–32. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2018-12-27-32

18. James D. F. V et al., Physical Review A, 2001, vol. 64, no. 5, 052312. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.64.052312

19. Гостев П. П., Магницкий С. А., Чиркин А. С. Обратная задача статистики фотоотсчётов. М.: Физический факультет МГУ, 2020.

20. Abate J. A., Kimble H. J., Mandel L., Physical Review A, 1976, vol. 14, no. 2, р. 788. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.14.788

21. Jozsa R., Journal of Modern Optics, 1994, vol. 41, no. 12, рр. 2315–2323. https://doi.org/10.1080/09500349414552171

The measurement method of the polarization-entangled states of biphotons using a quantum tomograph

DOI: https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-10-21-27
Аuthors: Dmitry N. Frolovtsev, Sergey A. Magnitskiy, Andrey V. Demin
Keywords: photonics, quantum optical technologes, quantum tomography, spontaneous parametric down-conversion, metrology

Annotation

A statistical analysis of errors in tomographic measurements of polarization-entangled biphoton states generated by sources based on the effect of spontaneous parametric down-conversion is carried out. The level of quantum fluctuations in the coincidence scheme, which is an unavoidable source of error in tomographic measurements, is analyzed in detail. A quantum tomograph was used to measure the density matrix of the quantum polarization state of biphotons in the Bell polarization state. The errors caused by quantum fluctuations are compared with the instrumental errors. It is shown that there are no obstacles to creating a tomographic metrological stand intended for characterizing SPDC-sources generating polarization-entangled biphotons.



Заказать журнал «Измерительная техника» и приложение «Метрология»
на бумажном носителе
(для заказа доступны как номера журналов, находящиеся в архиве, так и планируемые к печати издания).

Журнал «Измерительная техника»

Приложение «Метрология»

Наши контакты

Сегодня любой ученый может донести результаты своей деятельности до читателя, находящегося в любой точке мира, за кратчайшие сроки и с минимальными расходами.

  • Адрес: 119361 Москва, ул. Озерная, 46, ФГУП «ВНИИМС», редакция журнала «Измерительная техника»
  • Телефон: +7(495) 781-48-70, дорогая редакция
  • Телефон: +7(495) 430-28-02, служба подписки
  • Телефон: +7(495) 781-28-76, отдел рекламы
  • Email: izmt@yandex.ru
  • Website: www.izmt.ru

Как к нам проехать:
м. Юго-западная, выход из последнего вагона из центра и направо. Далее автобусами 720, 718 или 752 до остановки «14 автобусный парк». Сразу за остановкой будет высокое 22-х этажное здание. Это и есть ул. Озерная д.46