Conversion de fréquence quantique à faible bruit dans le domaine µm avec amplification par cavité du mode converti

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

Abstrait

La conversion de fréquence quantique µm (QFC), qui convertit les fréquences des photons tout en préservant leur état quantique µm , est une technologie essentielle pour la réalisation de l'internet et de l'interconnexion µm µm Dans la QFC, du visible aux longueurs d'onde des télécommunications autour de 1,5 µm, il est bien connu que les photons de bruit produits par la lumière µm utilisée pour le processus contaminent le photon converti en fréquence. Ceci dégrade la qualité des propriétés quantiques µm du photon de sortie. Les expériences conventionnelles ont utilisé des filtres de fréquence externes à bande étroite pour éliminer ces photons de bruit. Dans cette étude, nous présentons un dispositif QFC compact intégrant la structure de cavité uniquement pour le mode converti. Bien que la structure de cavité améliore à la fois l'efficacité recherchée et la génération de photons de bruit, nous montrons que la QFC améliorée par cavité, suivie d'un filtre passe-bande relativement large, atteint un rapport signal/bruit (SNR) comparable aux systèmes conventionnels utilisant des filtres externes à bande étroite. Nous démontrons expérimentalement le QFC amélioré par cavité pour un seul photon, le convertissant de 780 nm à 1540 nm, et observons avec succès les statistiques photoniques non classiques après conversion.