Conversión de frecuencia cuántica µm de bajo ruido con mejora de la cavidad del modo convertido

Shoichi Murakami, Toshiki Kobayashi, Shigehito Miki, Hirotaka Terai, Tsuyoshi Kodama, Tsuneaki Sawaya, Akihiko Ohtomo, Hideki Shimoi, Takashi Yamamoto y Rikizo Ikuta

Abstracto

La conversión de frecuencia cuántica µm (QFC), que convierte las frecuencias de los fotones conservando el estado cuántico µm , es una tecnología esencial para la interconexión entre internet y telecomunicaciones µm . En la QFC µm desde longitudes de onda del espectro visible hasta longitudes de onda de telecomunicaciones de alrededor de 1,5 µm, es bien sabido que los fotones de ruido producidos por la intensa luz p µm utilizada en el proceso contaminan el fotón convertido en frecuencia. Esto degrada la calidad de la propiedad cuántica µm del fotón de salida. Experimentos convencionales han empleado filtros de frecuencia externos de banda estrecha para eliminar los fotones de ruido. En este estudio, presentamos un dispositivo QFC compacto que integra la estructura de cavidad únicamente para el modo convertido. Si bien la estructura de cavidad mejora tanto la eficiencia deseada como la generación de fotones de ruido, demostramos que la QFC mejorada por cavidad, seguida de un filtro paso banda relativamente amplio, logra una relación señal-ruido (SNR) comparable a la de los sistemas convencionales que utilizan filtros externos de banda estrecha. Demostramos experimentalmente la QFC mejorada por cavidad para un solo fotón, convirtiéndolo de 780 nm a 1540 nm, y observamos con éxito las estadísticas de fotones no clásicas después de la conversión.