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ダブルHOM干渉(4)

いよいよここから、タイムコミュニケーションの原理(ダブルHOM干渉)の説明に入ります。ダブルHOM干渉計の概念図を下に示します。


dhomi_1

この図のように、ダブルHOM干渉計は2個のパラメトリック下方変換器(EPR光源)PDC1, PDC2と、それぞれの光源を出たアイドラー光子i1, i2を合波するハーフミラーHM1と、それぞれの光源を出たシグナル光子s1, s2を合波するハーフミラーHM2とからなります。ここで、パラメトリック下方変換器PDC1, PDC2は、全く同じ出力特性を持っているものとします。すると、ハーフミラーHM1から出力されるアイドラー光子がどちらの光源から来た光子なのかを識別することは原理的に不可能になり、同様に、ハーフミラーHM2から出力されるシグナル光子がどちらの光源から来た光子なのかを識別することも原理的に不可能になります。つまり、アイドラー光子i1とアイドラー光子i2とは不可識別なっており、同様に、シグナル光子s1とシグナル光子s2とは不可識別になっています。ゆえに、ハーフミラーHM1にアイドラー光子i1とアイドラー光子i2とが同時に1個ずつ入力される場合は、HOM干渉によって光子は2つの出力ポートのどちらか一方に一塊になって出力されます。同様に、ハーフミラーHM2にシグナル光子s1とシグナル光子s2とが同時に1個ずつ入力される場合は、HOM干渉によって光子は2つの出力ポートのどちらか一方に一塊になって出力されます。とはいえ、そのことだけで、ボブの側に置かれた同時計数器CCの同時計数率がゼロになるとはいえません。なぜなら、片方の光源から2個以上一塊になって放出されたシグナル光子群が、ハーフミラーHM2で分割されて上下の出力ポートから出力される可能性があるからです。そこで、HOM干渉の効果を顕著に観測するためには、まず、EPR光源1個につき同時に3ペア以上の光子が放出されないようにポンプレーザ光の強度を抑制します。そしてさらに、図のように2光子吸収体TPA1, TPA2を設置して、片方の光源から2個一塊になって放出されたシグナル光子をハーフミラーHM2の手前で除去します。このような工夫を施すことで、HOM干渉の効果が顕著に現れて同時検出器CCの同時計数率はほぼゼロになります。

(つづく)



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