Suppresion of quantum noise using entanglement present in twin beams
Project goals
Quantum correlations of photons comprising a photon pair will be exploited for the reduction of classical and quantum noise in the measurement of photon-number statistics. Twin beams composed of many photon pairs with photons correlated in emission angles will be generated in the process of spontaneous parametric down-conversion (SPDC). The general Lloyd's theory of quantum-noise suppression using quantum correlations will be developed for the measurement of photon-number statistics and non-ideal quantum spatial correlations of two photons in a pair. Principal quantum limits of this universal scheme for noise reduction will be found. The experimental realization of the scheme is in the core of the project. It will be based on the knowledge of spatial correlations of photons in a pair as provided by matrix detectors with signle-photon sensitivity (iCCD or EM-CCD cameras). The developed method will be subsequently used for the determination of absolute quantum efficiency and generation of non-classical states (with sub-Poissonian and super-Poissonian photon-number statistics).
Keywords
quantumcorrelationentanglementphotonpairdetectionlightnonlinearparametricfrequencydown-conversion
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 15 (SGA02012GA-ST)
Main participants
Fyzikální ústav AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P205-12-0382
Alternative language
Project name in Czech
Potlačení kvantového šumu využitím kvantové provázanosti fotonových párů
Annotation in Czech
Kvantové korelace fotonů v páru budou využity k potlačení klasického i kvantového šumu v měření fotopulzních statistik. Optické svazky tvořené mnoha fotonovými páry s fotony s korelovanými emisními směry budou generovány v procesu spontánní sestupné parametrické frekvenční konverze (SPDC). Při měření fotopulzních statistik těchto svazků bude ověřena obecná Lloydova teorie potlačení kvantového šumu pomocí kvantových korelací. Tato teorie bude rozpracována pro připad měření fotopulzních statistik a neideálních kvantových korelací daných prostorovými korelacemi fotonů v páru. Budou nalezeny principiální kvantové limity tohoto univerzálního schématu pro redukci kvantového šumu. Těžiště projektu leží v experimentální části, kde budou využity znalosti o prostorových korelacích fotonových párů poskytnutých maticovými detektory s jednofotonovou citlivostí (iCCD a EM-CCD kamery). Rozvinutá metoda bude následně využita pro určení absolutní kvantové účinnosti detektoru a generaci neklasických stavů světla (se sub-Possonovskou a super-Poissonovskou fotopulzní statistikou).
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
BH - Optics, masers and lasers
CEP - secondary branch
BD - Information theory
CEP - another secondary branch
—
10102 - Applied mathematics
10201 - Computer sciences, information science, bioinformathics (hardware development to be 2.2, social aspect to be 5.8)
10306 - Optics (including laser optics and quantum optics)
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
The project addresses reduction of quantum noise using quantum correlations of photons comprising a photon pair. The original time schedule was slightly changed, however, the suggested aims were achieved. The number of published results (35 papers) is excelent in comparison with small working capacity. The majority of results were achived in cooperation with foreign laboratories.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2012
Realization period - end
Dec 31, 2016
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 12, 2016
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP17-GA0-GA-U/03:1
Data delivery date
Jun 28, 2017
Finance
Total approved costs
11,474 thou. CZK
Public financial support
11,474 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
11 474 CZK thou.
Public support
11 474 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BH - Optics, masers and lasers
Solution period
01. 01. 2012 - 31. 12. 2016