Title (eng)
Engineering spectrally pure quantum states with SPDC using periodically poled crystals and pulsed laser soucres
Parallel title (deu)
Generierung spektral reiner Quantenzustände mit SPDC unter Verwendung von periodisch gepolten Kristallen und gepulsten Lasern
Author
Fabian Alexander Laudenbach
Advisor
Philip Walther
Assessor
Philip Walther
Abstract (deu)
Die Paarerzeugung mittels spontaner parametrischer Downconversion (SPDC) hat sich zu einer verlässlichen Quelle für Single-Photon-Zustände entwickelt, die in zahlreichen Quanten-basierten Experimenten und Anwendungen zum Einsatz kommt. Um spektrale Reinheit zu gewährleisten, sollten die beiden Photonen eines Paares möglichst Frequenz-unkorreliert sein. Zu diesem Zweck setzen die meisten Experimente schmale Bandpassfilter ein, nehmen dafür aber eine drastische Verminderung der Zählraten in Kauf. Die vorliegende Arbeit untersucht (sowohl theoretisch als auch durch numerische Berechnungen) wie ein Aufbau beschaffen sein muss, sodass die durch SPDC erzeugten Quantenzustände an sich rein sind. Unter Verwendung von gepulsten Pumplasern und periodisch gepolten Kristallen macht dieser Zugang den Einsatz von Bandpassfiltern obsolet und ermöglicht dadurch deutlich höhere Output-Intensitäten, also Zählraten in den Detektoren.
Abstract (eng)
Pair creation by spontaneous parametric down-conversion (SPDC) has become a reliable source for single photon states, used in many kinds of quantum-related experiments and real-life applications. In order to be spectrally pure, the two photons within a generated pair should be as frequency-uncorrelated as possible. For this purpose most experiments use narrow bandpass filters, having to put up with a drastic decrease in count rates. This thesis discusses (theoretically and by numerical evaluation) how to engineer a setup such that the SPDC-generated quantum states are intrinsically pure. Using pulsed pump lasers and periodically poled crystals this approach makes bandpass filtering obsolete and allows for significantly higher output intensities and therefore count rates in the detectors.
Keywords (eng)
SPDCphase-matchingperiodically poled crystalsspectral puritySchmidt decompositionsingular value decompositionquantum mechanicsquantum information
Keywords (deu)
SPDCPhasenanpassungperiodisch gepolte Kristallespektrale ReinheitSchmidt-ZerlegungSingulärwertszerlegungQuantenmechanikQuanteninformation
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Extent (deu)
vi, 102 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Number of pages
113
Study plan
Masterstudium Physik
[UA]
[066]
[876]
Association (deu)
Title (eng)
Engineering spectrally pure quantum states with SPDC using periodically poled crystals and pulsed laser soucres
Parallel title (deu)
Generierung spektral reiner Quantenzustände mit SPDC unter Verwendung von periodisch gepolten Kristallen und gepulsten Lasern
Author
Fabian Alexander Laudenbach
Abstract (deu)
Die Paarerzeugung mittels spontaner parametrischer Downconversion (SPDC) hat sich zu einer verlässlichen Quelle für Single-Photon-Zustände entwickelt, die in zahlreichen Quanten-basierten Experimenten und Anwendungen zum Einsatz kommt. Um spektrale Reinheit zu gewährleisten, sollten die beiden Photonen eines Paares möglichst Frequenz-unkorreliert sein. Zu diesem Zweck setzen die meisten Experimente schmale Bandpassfilter ein, nehmen dafür aber eine drastische Verminderung der Zählraten in Kauf. Die vorliegende Arbeit untersucht (sowohl theoretisch als auch durch numerische Berechnungen) wie ein Aufbau beschaffen sein muss, sodass die durch SPDC erzeugten Quantenzustände an sich rein sind. Unter Verwendung von gepulsten Pumplasern und periodisch gepolten Kristallen macht dieser Zugang den Einsatz von Bandpassfiltern obsolet und ermöglicht dadurch deutlich höhere Output-Intensitäten, also Zählraten in den Detektoren.
Abstract (eng)
Pair creation by spontaneous parametric down-conversion (SPDC) has become a reliable source for single photon states, used in many kinds of quantum-related experiments and real-life applications. In order to be spectrally pure, the two photons within a generated pair should be as frequency-uncorrelated as possible. For this purpose most experiments use narrow bandpass filters, having to put up with a drastic decrease in count rates. This thesis discusses (theoretically and by numerical evaluation) how to engineer a setup such that the SPDC-generated quantum states are intrinsically pure. Using pulsed pump lasers and periodically poled crystals this approach makes bandpass filtering obsolete and allows for significantly higher output intensities and therefore count rates in the detectors.
Keywords (eng)
SPDCphase-matchingperiodically poled crystalsspectral puritySchmidt decompositionsingular value decompositionquantum mechanicsquantum information
Keywords (deu)
SPDCPhasenanpassungperiodisch gepolte Kristallespektrale ReinheitSchmidt-ZerlegungSingulärwertszerlegungQuantenmechanikQuanteninformation
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
Number of pages
113
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