Myrtille Hunault 武居弘樹 忠永修* 西田好毅* 遊部雅生*
量子光物性研究部 *NTTフォトニクス研究所
周期分極反転ニオブ酸リチウム (periodically-poled lithium niobate: PPLN) 導波路中のカスケード2次非線形光学効果は1.5
µm帯における波長変換の手法としてよく知られており[1]、最近ではスクイズド光の発生にも用いられている[2]。 今回、PPLN導波路中のカスケード2次非線形光学効果を用いて1.5
µm帯の時間位置もつれ光子対を発生した。
実験系を図1に示す。波長1551.1 nmの連続光を強度変調器により幅100 ps、繰り返し500 MHzのパルス列に変調する。パルス列は光増幅器により増幅され、光フィルタにより自然放出雑音を抑圧した後、PPLN導波路に入力される。導波路中では、1.5
µm帯パルス列をポンプとする second harmonic generation (SHG)により780 nmのパルス列が発生する。同時に、発生した780
nmパルス光をポンプとする spontaneous parametric downcoversion (SPDC) により量子状態が
と表される連続的時間位置もつれ光子対[3]が発生する。ここで、
はk番目の時間スロット、モードz（=s :シグナル、i :アイドラ）に光子が存在する状態を示し、Nはコヒーレンスが保持されているポンプパルス数である。導波路から出力した光子は、誘電体多層膜フィルタによりシグナル／アイドラ光子に分離され、それぞれ1ビット遅延干渉計に入力される。干渉計から出力された光子は単一光子検出器により受信される。干渉計の位相差を変化させ、二光子の同時検出率を測定することにより二光子干渉波形を得る。
二光子干渉実験の結果、明瞭度97 %の二光子干渉波形を観測した（図1右上）。これにより、本手法を用いて高品質な量子もつれ光子対源を構成可能であることが確認できた。
[1] M. H. Chou et al., IEEE Photon. Technol. Lett. 11 (1999) 653..
[2] K. Hirosawa et al., Phys. Rev. A 80 (2009) 043832.
[3] H. de Riedmatten et al., Phys. Rev. A 69 (2004) 050304(R).
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