Aktives zeitliches und räumliches Multiplexing von Photonen

GJ Mendoza et al.

Abstrakt

Die Weiterentwicklung vieler photonischer Technologien von Einzelkomponenten zu Systemschaltungen der nächsten Generation erfordert eine außergewöhnliche aktive Kontrolle komplexer Lichtzustände. Ein Paradebeispiel hierfür ist die µm im Mikrometerbereich: Obwohl Einzelphotonenprozesse oft probabilistisch sind, konnte theoretisch gezeigt werden, dass schnelle und adaptive Vorwärtskopplungsoperationen für die Skalierbarkeit ausreichen. Hier demonstrieren wir mithilfe einfacher, handelsüblicher optischer Komponenten das aktive Multiplexing – die adaptive Umleitung in Einzelmoden – von acht Einzelphotonen-„Bins“ einer angekündigten Quelle. Im Gegensatz zu anderen Implementierungsmöglichkeiten, die ressourcenintensiv oder mit Zeitverzögerungen verbunden sein können, nutzt unsere neue Konfiguration die Vorteile von Zeit und Raum als Freiheitsgrade und ermöglicht so eine signifikante Steigerung der Einzelphotonenemissionswahrscheinlichkeit. Dieser Ansatz dürfte in zukünftigen, nahezu deterministischen Photonenmultiplexern mit den zu erwartenden Verbesserungen in der integrierten µm im Mikrometerbereich Anwendung finden.