多次元量子もつれ光子対の実現とそれを用いた広帯域量子干渉分光法の開拓

多维量子纠缠光子对的实现以及利用它们开发宽带量子干涉光谱

基本信息

批准号：
22KJ1735
负责人：
北條真之
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、１量子相関光子対源の実装、２赤外光指数計測システムの構築、３赤外域における量子相関光子対源の相関測定、をそれぞれ行なった。１について、昨年度開発したくり返し周波数同期レーザーを用いて自発パラメトリック下方変換（SPDC）過程による光子対発生を行なった。また発生した光子対の諸性質を定量的に評価し、量子相関光子対源としての利用可能性の妥当性を実証した。２について、同様に昨年度開発した赤外上方変換システムを改良し、赤外光子対の変換量子効率を３０％まで改善し、量子的情報を保ちながら赤外光子を可視光子に変換する高感度赤外光検出システムを構築した。３について、１、２を組み合わせたシステムにより、光子対の飛来を同時検出する装置を用いて光子対間の相関を測定し、同時SPDC過程間に強い量子相関があることを実証した。さらに、これらの光子対を用いたもつれ状態形成の応用の可能性を示唆する計算結果も得た。本内容は投稿用論文としてまとめられ、現在投稿済み査読中である。現在は相関光子対を用いた応用として周波数領域におけるもつれ現象の観測とそれを用いた分光システム開発にむけて系を改良中である。また、赤外光子数計測システムの改良も目指しており、高強度アンプの導入により現状の３０％から６０％以上の変換効率へと改良予定である。これを用いることで、ノイズの少ない量子干渉波形の計測、およびもつれ純度の高い光子対源の実証を目指す。

今年，我们实施了一个单量子相关的光子对源，构建了一个两infrared光指数测量系统，并在红外范围内测量了量子相关光子对源的相关性。关于1，使用自发参数下调（SPDC）开发的重复频率同步激光进行光子对生成。定量评估了生成的光子对的性能，证明了它们作为量子相关的光子对源的可用性的有效性。关于2，我们类似地改善了去年开发的红外向上转换系统，将红外光子对的量子效率提高到30％，并构建了一个高度敏感的红外光检测系统，该系统将红外光子转换为可见光子，同时维持量子信息。对于3，使用同时检测光子对到达的设备，用于测量光子对之间的1和2的系统，表明同时的SPDC过程之间的量子相关性很强。此外，计算结果表明，获得了使用这些光子对的纠缠状态形成的潜在应用。该内容已被编译为提交文件，目前正在提交和同行审查。目前，正在改进该系统以观察频域中的纠缠现象，并使用它们作为使用相关光子对的应用来开发光谱系统。该公司还旨在改善红外光子数量测量系统，并通过引入高强度放大器，将转换效率从当前的30％提高到60％或更高。通过使用此功能，我们旨在测量几乎没有噪声的量子干扰波形，并演示具有高完整性的光子对源。