1 Pomiar kształtu pojedynczego fotonu metodą „rzutu na kota”Wojciech Wasilewski Pomiar kształtu pojedynczego fotonu metodą „rzutu na kota”

2 Plan Motywacja Typowe źródła Funkcja falowa Macierz gęstości WynikInterferencja HOM Układ „Rzut na kota” Plan

3 Kryptografia Bennett, Brassard, Proc. of IEEE Conference on ComputersSystems and Signal Processing, p. 175 (1984) Kryptografia

4 Bennett et al., PRL 80, 1895 (1993) Teleportacja

5 O’Brien et al., Nature 426, 46 (2003). Bramka C-NOT

6 Knill, Laflamme, Milburn, Nature 409, 46 (2001).Idea KLM

7 Quantum Repeaters ZastosowaniaL. Duan, M.D. Lukin, J.I. Cirac & P. Zoller Nature, 414, 413 (2001) Quantum Repeaters

8 Kwantowa korekcja utraty fotonuK. Banaszek, WW, PRA 75, (2007). Kwantowa korekcja utraty fotonu

9 Santori et al, Nature, 419, 594-597 (2002)1 foton ← 1 atom

10 Spontaneous Parametric Down ConversionPaul Kwiat Spontaneous Parametric Down Conversion

11 Co to jest i jak wygląda?

12 |1k=ak |0 Kwantowanie w pudle E(x,t) =Σek exp(ik.x)+c.c.q = p/m p = -mw2q B(x,t) =Σbk…. |1k=ak |0 I&Z B-B, QED ..., Encyclopedia of Modern Optics Kwantowanie w pudle

13 |1c = Σck |1k Ec(x,t) =Σf(k) exp(ik.x-iwt) |  Opis jednego fotonu

14 |1= a |0 Inne podejście E(x,t) =Σen fn(x)+c.c. B(x,t) =Σbn….I&Z B-B, QED ..., Encyclopedia of Modern Optics Inne podejście

15 Chwila refleksji?

16 Jeden foton nieczysty r = Σpa |1a1a| |1 = Σck |1kr(t,t’) = Σpa E*(t) E(t’) E(x) = Σf(k) exp(ik.x-iwt) E(t)E*(t’) E(w)E*(w’) Jeden foton nieczysty

17 |1 = Σf(k) |1k r = Σpa |1a1a| Oczyszczanie

18 Jak to scharakteryzować?r = Σpa |1a1a| |1 = Σf(k) |1k r(t,t’) = Σpa E*(t) E(t’) E(x) = Σck exp(ik.x-iwt) E(t)E*(t’) E(w)E*(w’) Jak to scharakteryzować?

19 Teoria a(in) b(out) a(out) b(in)WW, Lvovsky, Banaszek, Radzewicz, PRA 73, (2006) WW, Raymer, PRA 73, (2006) Kolenderski, WW, Banaszek, w przygotowaniu Teoria

20 W poprzednim odcinku Monochromator w1 y(w1,w2) w2Y. Kim, W.P. Grice, Opt. Lett. 30, 908, (2005) WW, P. Wasylczyk, P. Kolenderski, K. Banaszek, C. Radzewicz, Opt. Lett. 31, 1130 (2006). W poprzednim odcinku

21 Spójność? r = Σpa |1a1a| |1 = Σck |1k r(t,t’) = Σpa E*(t) E(t’)E(x) = Σck exp(ik.x-iwt) E(t)E*(t’) E(w)E*(w’) Spójność?

22 |  |  |    -  |  |  |  Hong-Ou-Mandel

23 Houng-Ou-Mandel

24 Obserwacja wielostronnar(t,t’) = ? f(t) Obserwacja wielostronna

25 Obserwacja stronniczar(t,t’) f(t) t Obserwacja stronnicza

26 t’ r(t,t’) t f(t) Dwa impulsy

27 t’ r(t,t’) b b* t f(t) Faza

28 W przestrzeni fazowej…

29        Rzut na kota

30 Schemat eksperymentu

31 Schemat wyniku

32 Transformata wyniku

33 1 Zasypywanie dołka

34 Efekciarstwo kwantowe?

35 r(t,t’) f(t) t t’ b b* Odwracanie

36 w t Odwracanie

37 Schemat układu

38 Układ

39 Odniesienie

40 Impulsy odniesienia

41 Wynik – r(l,l’)

42 Model teoretyczny (PK)|w1,k1 w1+w2, k1+k2 |w2,k2 w1,k1,w2 ,k2|out = Ap(w1+w2,k1+k2) sin(Dk L/2)/Dk Dk Model teoretyczny (PK)

43 r(w,w’) = Σpa |1a1a| Mnogość

44 W następnym odcinku a+(w)a(w’) b+(w)b(w’) a(w)b(w’) r’(w,w’)y(w1,w2) W następnym odcinku

45 Podsumowanie Foton ma funkcję falowąW rzeczywistości nieunikniona jest macierz gęstości Pierwsza pełna czasowa charakteryzacja jednego fotonu Wynik zgadza się z modelem źródła WW, P. Kolenderski, R. Frankowski PRL 99, (2007) Podsumowanie

46 Sponsorzy Dr hab. Konrad Banaszek, QAP FNP KL FAMO MNiSW„Krok w przyszłość” Sponsorzy