ΚΟΥΤΡΟΥΜΠΑΣΔΗΜΗΤΡΗΣ

Wednesday, May 27, 2020

Εικ. 1: Σχηματικό διάγραμμα του πρωτοκόλλου κατανομής εμπλοκής με τη χρήση βοηθητικών φωτονίων αντίθετης διάδοσης.

Φιγούρα 1
Η Αλίκη προετοιμάζει και στέλνει το φωτόνιο Β στον Μπομπ. Ο Μπομπ ετοιμάζει ένα διαγώνια πολωμένο βοηθητικό φωτόνιο R και το στέλνει στην Αλίκη. b Μετά τη μετάδοση των SMF, η Alice εκτελεί το QPC στα φωτόνια A και R. ∣ ∣ Φ + ⟩ ΕΝΑ Από την υπόθεση των συλλογικών θορύβων, ο μετασχηματισμός της κατάστασης πόλωσης που σχηματίζεται από τα φωτόνια A, B και R στα SMFs εκφράζεται ως ∣ ∣ Φ + ⟩ ΕΝΑ σι ⊗ | ρε ⟩ Ρ → 1 2 ( α φά Η , Η | Η Η ⟩ ΕΝΑ σι + α φά Η , Β | Η Β ⟩ ΕΝΑ σι + β φά Β , Η | Β Η ⟩ ΕΝΑ σι + β φά Β , Β | Β Β ⟩ ΕΝΑ σι ) ⊗ ( α σι Η , Η | Η ⟩ Ρ + α σι Η , Β | Β ⟩ Ρ + β σι Β , Η | Η ⟩ Ρ + β σι Β , Β | Β ⟩ Ρ ) , (1) όπου είναι το πλάτος πιθανότητας με το οποίο το i- πολωμένο φωτόνιο μετατρέπεται σε j- πολωμένο φωτόνιο μέσω της προώθησης προς τα εμπρός (προς τα πίσω) στο Τα SMF ↑ και είναι τα ίδια για SMF ↓ . Στα αμοιβαία μέσα όπως SMF, και κρατήστε πατημένο το 26 . Αφού περάσετε από το SMF ↑ και το SMF ↓ α φά ( σι ) Εγώ , ι β φά ( σι ) Εγώ , ι α φά Η , Η = α σι Η , Η : = α Η β φά Β , Β = β σι Β , Β : = β Β , τα φωτόνια πόλωσης H και V εξάγονται αντίστοιχα από τις κάτω θύρες των PBS A και PBS B , και το φωτόνιο που αναστρέφεται στα SMF απορρίπτεται. Δηλαδή, οι όροι που αφορούν , και απορρίπτονται. Στη συνέχεια, η Άλις και ο Μπομπ αποκτούν μια μη κανονικοποιημένη κατάσταση ως α φά ( σι ) Η , Β α φά ( σι ) Β , Η β φά ( σι ) Η , Β β φά ( σι ) Β , Η | Ψ ⟩ ΕΝΑ σι ′ Ρ ′ = 1 2 ( α 2 Η | Η Η Η ⟩ ΕΝΑ σι ′ Ρ ′ + β 2 Β | Β Β Β ⟩ ΕΝΑ σι ′ Ρ ′ + α Η β Β | Η Η Β ⟩ ΕΝΑ σι ′ Ρ ′ + α Η β Β | Β Β Η ⟩ ΕΝΑ σι ′ Ρ ′ ) . (2) Οι δύο τελευταίοι όροι στην Εξ. ( 2 ) εξάγονται εκτελώντας τον κβαντικό έλεγχο ισοτιμίας (QPC) 33 στα φωτόνια Α και R στην πλευρά της Αλίκης όπως φαίνεται στο Σχ. 1 β. Οι τελεστές Kraus K και για τα γεγονότα επιτυχίας και αποτυχίας του QPC περιγράφονται από και ′ ¯¯ ¯ ¯¯ κ κ = | Η Η ⟩ ΕΝΑ ′ Ρ ′ ′ ⟨ Η Β | ΕΝΑ Ρ ′ + | Β Β ⟩ ΕΝΑ ′ Ρ ′ ′ ⟨ Β Η | ΕΝΑ Ρ ′ ¯¯ ¯ ¯¯ κ = √ Εγώ - κ † κ , αντίστοιχα. Όταν η Αλίκη εκτελεί προβολική μέτρηση στο φωτόνιο στη λειτουργία R ″ , η υπόλοιπη κατάσταση πόλωσης που μοιράζεται μεταξύ της Άλις και του Μπομπ γίνεται ή σύμφωνα με το αποτέλεσμα της μέτρησης, όπου = ( { | ρε ⟩ ⟨ ρε | , | ΕΝΑ ⟩ ⟨ ΕΝΑ | } ∣ ∣ Φ + ⟩ ΕΝΑ ′ σι ′ ∣ ∣ Φ - ⟩ ΕΝΑ ′ σι ′ ∣ ∣ Φ - ⟩ ΕΝΑ ′ σι ′ | Η Η ⟩ ΕΝΑ ′ σι ′ - | Β Β ⟩ ΕΝΑ ′ σι ′ ) / . μπορεί να μετατραπεί σε εκτελώντας λειτουργία αναστροφής φάσης στο φωτόνιο Α . Η συνολική επιτυχής πιθανότητα αυτού του συστήματος είναι | α H | 2 | της β V | 2 /2. √ 2 ∣ ∣ Φ - ⟩ ∣ ∣ Φ + ⟩ ′ Υποθέτοντας ότι οι μετατοπίσεις φάσης και οι περιστροφές πόλωσης είναι εντελώς τυχαίες και ότι η μετάδοση ενός μόνο φωτονίου για κάθε λειτουργία είναι T = ∣ α H ∣ 2 = ∣ β V ∣ 2 , η πιθανότητα με την οποία τα φωτόνια B και R μεταδίδουν τα κανάλια απώλειας είναι . Αυτή η πιθανότητα βελτιώνεται σε χρησιμοποιώντας συνεκτικό παλμό φωτός με μέσο αριθμό φωτονίου μ T −1 στην πλευρά του Bob αντί για το μοναδικό βοηθητικό φωτονίο 25 , 26 Ο ( Τ 2 ) Ο ( Τ ) . Στο πείραμα, τα εμπλεκόμενα ζεύγη φωτονίων προετοιμάζονται από το SPDC με την πιθανότητα δημιουργίας ζεύγους φωτονίων γ . Σε αυτόν τον μέσο αριθμό φωτονίων, η συνθήκη για την καταστολή των τυχαίων συμβάντων σύμπτωσης που προκαλούνται από την εκπομπή πολλαπλών φωτονίων είναι 1  ≫  μ  ≫  γ 25 , 27 . Πειραματική ρύθμιση Η πειραματική ρύθμιση φαίνεται στο Σχ. 2 . Στο πλάι της Αλίκης, ένα ζεύγος φλεγμονών στο στα 1560 nm δημιουργείται από το SPDC. Γι 'αυτό, ένας περιοδικός πολωμένος κυματοδηγός λιθίου νιοβικού (PPLN / W) (NTT Electronics) τοποθετείται στο συμβολόμετρο Sagnac με PBS 34 και 7-mW cw φως στα 780 nm με μια διαγώνια πόλωση εγχέεται ως φως αντλίας. Το φως της αντλίας αφαιρείται από τα φωτόνια SPDC με διχρωμικό καθρέφτη (DM1). Σε έναν διαχωριστή μισής δέσμης (HBS A ), τα φωτόνια SPDC χωρίζονται σε δύο διαφορετικές χωρικές διαδρομές P1 και P2 με πιθανότητα 1/2 και το ζεύγος εμπλεγμένων φωτονίων στο ∣ ∣ Φ + ⟩ ∣ ∣ Φ + ⟩ ετοιμάζεται. Καλούμε το φωτόνιο στη διαδρομή P2 ως φωτόνιο Α και το φωτόνιο στη διαδρομή P1 ως φωτόνιο Β. Σημειώνουμε ότι υπάρχουν περιπτώσεις όπου το ζεύγος φωτονίων SPDC ακολουθεί την ίδια διαδρομή P1 ή P2, αλλά αυτά τα συμβάντα αφαιρούνται με μετρήσεις σύμπτωσης που περιγράφονται αργότερα.>>>>>>>>>Εικ. 2: Η πειραματική ρύθμιση για το πρωτόκολλο DFSΣχήμα 2
Στην πηγή ζεύγους φωτονίων της Alice, το φως αντλίας cw στα 780 nm για SPDC προετοιμάζεται με τη δεύτερη-αρμονική παραγωγή φωτός στα 1560 nm από ένα λέιζερ εξωτερικής κοιλότητας με πλάτος 1,8 kHz. Στην βοηθητική πηγή φωτονίου του Bob, το παλμικό φως στα 781 nm φιλτράρεται με ολογραφική διαβάθμιση όγκου (VHG1) με εύρος ζώνης 0,3 nm και το παλμικό φως και το φως αντλίας cw στα 1563 nm συνδυάζονται από το DM2 και συνδέονται σε PPLN / Δ. Στο στάδιο συλλογής δεδομένων από το TDC, ο ρυθμός επανάληψης του ηλεκτρικού σήματος από το παλμικό λέιζερ Ti: S διαιρείται σε 800 kHz για τη μείωση της ποσότητας δεδομένων για την αποφυγή υπερχείλισης δεδομένων.

No comments: