Analysis of Schmidt modes of ultra-broadband biphotons generated in a photonic crystal fiber

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We presented numerical estimates of the degree of quantum entanglement based on Schmidt mode analysis for ultra-broadband biphotonic states generated in a photonic crystal fiber. We show that these states have a high degree of quantum entanglement even when the source is pumped broadband by femtosecond laser pulses.

Full Text

Restricted Access

About the authors

M. А. Smirnov

Kazan National Research Technical University

Author for correspondence.
Email: maxim@kazanqc.org

Kazan Quantum Center

Russian Federation, Kazan

A. М. Smirnova

Kazan National Research Technical University

Email: maxim@kazanqc.org

Kazan Quantum Center

Russian Federation, Kazan

A. F. Khairullin

Kazan National Research Technical University

Email: maxim@kazanqc.org

Kazan Quantum Center

Russian Federation, Kazan

O. А. Ermishev

Kazan National Research Technical University

Email: maxim@kazanqc.org

Kazan Quantum Center

Russian Federation, Kazan

S. A. Moiseev

Kazan National Research Technical University

Email: maxim@kazanqc.org

Kazan Quantum Center

Russian Federation, Kazan

References

  1. Клышко Д.Н. // УФН. 1989. Т. 158. № 6. С. 327, Klyshko D.N. // Sov. Phys. Usp. 1989. V. 32. P. 555.
  2. Moreau P.-A., Tonelli E., Gregori T., Padgett M.J. // Nature Rev. Phys. 2019. V. 1. No. 6. P. 367.
  3. Vallés A., Jimenez G., Salazar-Serrano L.J., Torres J.P. // Phys. Rev. A. 2018. V. 97. No. 2. Art. No. 023824.
  4. Schlawin F., Dorfman K.E., Mukamel S. // Acc. Chem. Res. 2018. V. 51. No. 9. P. 2207.
  5. Бантыш Б.И., Катамадзе К.Г., Богданов Ю.И. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2022. Т. 116. № 1—2 (7). С. 33, Bantysh B.I., Katamadze K.G., Bogdanov Yu.I. et al. // JETP Lett. 2022. V. 116. No. 1. P. 29.
  6. Миннегалиев М.М., Герасимов К.И., Моисеев С.А. // Письма в ЖЭТФ. 2023. Т. 117. № 11. С. 867, Minnegaliev M.M., Gerasimov K.I., Moiseev S.A. // JETP Lett. 2023. V. 117. No. 11. P. 865.
  7. Melnik K.S., Moiseev E.S. // Phys. Rev. A. 2023. V. 107. No. 5. Art. No. 052607.
  8. Федоров А.К., Киктенко Е.О., Хабарова К.Ю., Колачевский Н.Н. // УФН. 2023. Т. 193. № . 11. С. 1162, Fedorov A.K., Kiktenko E.O., Khabarova K.Yu., Kolachevsky N.N. // Phys. Usp. 2023. V. 66. No. 11. P. 1095.
  9. Cozzolino D., da Lio B., Bacco D., Oxenlowe L.K. // Adv. Quantum Technol. 2019. V. 2. No. 12. Art. No. 1900038.
  10. Erhard M., Krenn M., Zeilinger A. // Natute Rev. Phys. 2020. V. 2. No. 7. P. 365.
  11. Bechmann-Pasquinucci H., Peres A. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85. No. 15. P. 3313.
  12. Couteau C., Barz S., Durt T. et al. // Nature. Rev. Phys. 2023. V. 5. No. 6. P. 326.
  13. Катамадзе К.Г., Пащенко А.В., Романова А.В., Кулик С.П. // Письма в ЖЭТФ. 2022. Т. 115. № 10. С. 613, Katamadze K.G., Pashchenko A.V., Romanova A.V., Kulik S.P. // JETP Lett. 2022. V. 115. No. 10. P. 581.
  14. Petrovnin K.V., Smirnov M.A., Fedotov I.V. et al. // Laser Phys. Lett. 2019. V. 16. No. 7. Art. No. 075401.
  15. Хайруллин А.Ф., Смирнова А.М., Арсланов Н.М. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2024. Т. 119. № 5. С. 336, Khairullin A.F., Smirnova A.M., Arslanov N.M. et al. // JETP Lett. 2024. V. 119. No. 5. P. 345.
  16. Hammer J., Chekhova M.V., Häupl D.R. et al. // Phys. Rev. Res. 2020. V. 2. No. 1. P. 012079.
  17. Smirnov M.A., Petrovnin K.V., Fedotov I.V. et al. // Laser Phys. Lett. 2019. V. 16. No. 11. Art. No. 115402.
  18. Garay-Palmett K., Kim D.V., Zhang Y. et al. // JOSA B. 2023. V. 40. No. 3. P. 469.
  19. Ермишев О.А., Смирнов М.А., Хайруллин А.Ф., Арсланов Н.М.// Изв. РАН. Сер. физ. 2022. Т. 86. № 12. С. 1764, Ermishev O.A., Smirnov M.A., Khairullin A.F., Arslanov N.M. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2022. V. 86. No. 12. P. 1502.
  20. Lopez-Huidobro S., Lippl M., Joly N.Y., Chekhova M.V. // Opt. Letters. 2021. V. 46. No. 16. P. 4033.
  21. Smirnov M.A., Fedotov I.V., Smirnova A.M. et al. // Opt. Letters. 2024. V. 49. No. 14. P. 3838.
  22. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. М.: Мир, 1996.
  23. Law C.K., Walmsley I.A., Eberly J.H. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. No. 23. P. 5304.
  24. Migdall A., Polyakov S.V., Fan J., Bienfang J.C. Single-photon generation and detection: physics and applications. Experimental Methods in the Physical Sciences. V. 45. Acad. Press, 2013. 616 p.
  25. Желтиков А.М., Скалли М.О. // УФН. 2020. Т. 190. № 7. С. 749, Zheltikov A.M., Scully M.O. // Phys. Usp. 2020. V. 63. No. 7. P. 698.
  26. Petrov N.L., Voronin A.A., Fedotov A.B., Zheltikov A.M. // Phys. Rev. A. 2019. V. 100. No. 3. Art. No. 033837.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Schematic diagram of biphoton generation in an optical fiber with nonlinear susceptibility χ(3) (a). Schematic representation of the function of the joint spectral intensity of the generated photons, K is the Schmidt parameter (b). Energy diagram of the spontaneous four-wave mixing process, in which two pump photons are transformed into two daughter photons at other frequencies (c).

Download (202KB)
3. Fig. 2. Joint spectral intensity |F(ωs, ωi)|2 and the corresponding distributions of the Schmidt mode coefficients for different values ​​of pump wavelengths near the phase matching extremum point: λp = 751 (a, b), 752 nm (c, d).

Download (383KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».