Redutsirovannaya kharakterizatsiya perestraivaemykh lineyno-opticheskikh integral'nykh skhem

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Перестраиваемые линейно-оптические схемы являются важным элементом как классических, так и квантовых информационных технологий. Масштабирование таких схем становится возможным только при переходе к интегральному исполнению, что усложняет их характеризацию из-за невозможности реконструкции каждого элемента по отдельности. Существующие методы характеризации линейнооптических схем требуют многократных измерений фаз матричных элементов передаточной матрицы при различных значениях управляющих параметров, что представляет собой значительные экспериментальные трудности. В данной работе предлагается новый подход: мы демонстрируем, что, измерив лишь коэффициенты пропускания для определенного набора значений управляющих параметров оптической схемы, можно построить математическую модель, способную предсказывать коэффициенты пропускания для произвольных значений параметров. Этот метод успешно апробирован в численном эксперименте на примере перестраиваемого четырехканального интерферометра, реализующего произвольное унитарное преобразование. Предложенный метод открывает новые возможности для более эффективной характеризации и проектирования перестраиваемых линейно-оптических схем.

References

  1. P. Minzioni, C. Lacava, and T. Tanabe, J. Opt. 21, 063001 (2019).
  2. N. C. Harris, J. Carolan, D. Bunandar, M. Prabhu, M. Hochberg, T. Baehr?Jones, M. L. Fanto, A. M. Smith, C. C. Tison, P. M. Alsing, and D. Englund, Optica 5, 1623 (2018).
  3. J. Carolan, C. Harrold, C. Sparrow, E. Martin-Lopez, Science 349, 711 (2015).
  4. H.-S. Zhong, Y. Y. Li, and W. Li, Phys. Rev. Lett. 121, 250505 (2018).
  5. W. Asavanant, Y. Shiozawa, S. Yokoyama, B. Charoensombutamon, H. Emura, R. N. Alexander, S. Takeda, J.-I. Yoshikawa, N. C. Menicucci, H. Yonezawa, and A. Furusawa, Science 366, 373 (2019).
  6. J. Wang, F. Sciarrino, A. Laing, and M. G. Thompson, Nature Photon. 14, 273 (2019).
  7. R. Hamerly, L. Bernstein, A. Sludds, and M. Marin, Soljai´c, and D. Englund, Phys. Rev. X 9, 021032 (2019).
  8. G. Wetzstein and, A. Ozcan, S. Gigan, S. Fan, D. R. Englund, M. Soljaˇci´c, C. Denz, D. A. B. Miller, and D. Psaltis, Nature 588, 39 (2020).
  9. H. Zhang, M. Gu, and X. D. Jiang, Nat. Commun. 12, 457 (2021).
  10. S. Rahimi-Keshari, M. A. Broome, R. Fickler, A. Fedrizzi, T. C. Ralph, and A. G. White, Opt. Express 21, 13450 (2012).
  11. K. V. Jacob, E. A. Mirasola, S. Adhikari, and P. J. Dowling, Phys. Rev. A 98, 052327 (2018).
  12. A. Laing and J. L. O’Brien, arXiv:1208.2868 [quantph] (2012).
  13. A. Peruzzo, A. Laing, A. Politi, T. Rudolph, and J. L. O’Brien, Nat. Commun. 2, 1 (2010).
  14. K. G. Katamadze, G. Avosopiants, A. V. Romanova, Y. I. Bogdanov, and S. Kulik, Laser Phys. Lett. 18, 075201 (2021).
  15. J. Carolan, C. Harrold, C. Sparrow et al. (Collaboration), Science 349, 711 (2015).
  16. N. C. Harris, G. R. Steinbrecher, M. Prabhu, Y. Lahini, J. Mower, D. Bunandar, C. Chen, F. N. C. Wong, T. Baehr-Jones, M. Hochberg, S. Lloyd, and D. R. Englund, Nature Photon. 11, 447 (2015).
  17. C. Sparrow, E. Martin-Lopez, N. Maraviglia, A. Neville, C. Harrold, J. Carolan, Y. N. Joglekar, T. Hashimoto, N. Matsuda, J. L. O’Brien, D. P. Tew, and A. Laing, Nature 557, 660 (2018).
  18. M. Reck, A. Zeilinger, H. J. Bernstein, and P. Bertani, Phys. Rev. Lett. 73, 58 (1994).
  19. W. R. Clements, P. C. Humphreys, B. J. Metcalf, W. S. Kolthammer, and I. A. Walsmley, Optica 3, 1460 (2016).
  20. S. A. Fldzhyan, M. Y. Saygin, and S. Kulik, Opt. Lett. 45, 2632 (2019).
  21. M. Y. Saygin, I. V. Kondratyev, I. V. Dyakonov, S. Mironov, S. Straupe, and S. P. Kulik, Phys. Rev. Lett. 124, 010501 (2019).
  22. D. P´erez-L´opez, A. L´opez, P. Dasmahapatra, and J. Capmany, Nat. Commun. 11, 6359 (2020).
  23. I. V. Dyakonov, I. Pogorelov, I. B. Bobrov, A. A. Kalinkin, P. Dyakonov, S. A. Evlashin, S. Straupe, and S. Kulik, Phys. Rev. Appl. 10, 044048 (2018).
  24. S. Z. Kuzmin, I. V. Dyakonov, and S. Kulik, Opt. Express 29, 38429 (2021).
  25. B. I. Bantysh, K. G. Katamadze, A. Y. Chernyavskiy, and Y. I. Bogdanov, Opt. Express 31, 16729 (2023).
  26. B. I. Bantysh, A. Y. Chernyavskiy, S. A. Fldzhyan, and Y. I. Bogdanov, Laser Phys. Lett. 21, 015203 (2023).
  27. M. Gr¨afe and A. Szameit, Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 53, 073001 (2020).
  28. Y. Ding, D. Bacco, K. Dalgaard, X. Cai, X. Zhou, K. Rottwitt, and L. K. Oxenløwe, npj Quantum Inf. 3(25), 1 (2017).
  29. D. D. B¨uhler, M. Weiss, A. Crespo-Poveda, E. D. S. Nysten, J. J. Finley, K. M¨uller, P. V. Santos, M. M. de Lima, and H. J. Krenner, Nat. Commun. 13(6998), 1 (2022).
  30. D. Nadlinger, P. Drmota, B. C. Nichol, G. Araneda, D. Main, R. Srinivas, D. M. Lucas, C. Ballance, K. Ivanov, E. Y.-Z. Tan, P. Sekatski, R. L. Urbanke, R. Renner, N. Sangouard, and J.-D. Bancal, Nature 607, 682 (2021).
  31. T. van Leent, M. Bock, F. Fertig, R. Garthoff, S. Eppelt, Y. Zhou, P. Malik, M. M. Seubert, T. Bauer, W. Rosenfeld, W. Zhang, C. Becher, and H. Weinfurter, Nature 607, 69 (2021).
  32. R. Storn and K. V. Price, Journal of Global Optimization 11, 341 (1997).
  33. J. W. Tukey, Exploratory data analysis, Addison-Wesley series in behavioral science: quantitative methods, Addison-Wesley Publishing Corporation, Reading, Massachusetts (1977).

Copyright (c) 2024 Российская академия наук

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies