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Tailored non-linear processes for quantum technologies : once upon a time-frequency
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2022
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 28.01.2022
ger: In dieser Arbeit loten wir die Grenzen moderner integrierter, nicht-linearer Bauteile für photonische und quantenoptische Technologien aus und suchen nach neuen Anwendungen. Zuerst stellen wir, nach gründlicher Charakterisierung der Einflüsse der Fabrikationsparameter auf Titan-in-diffundierte Lithium-Niobat-Wellenleiter, ein optimiertes, vierfach längeres Quanten-Puls-Gate (QPG) vor. Zusätzlich beschreiben wir detailliert eine numerische Methode zur Identifizierung und Charakterisierung von Inhomogenitäten in Wellenleitern. Quanten-Frequenz-Konversion wird als eine Schnittstelle zwischen Quanten-Bauteilen eingeführt und Design-Richtlinien um sie zu verbinden werden prIn dieser Arbeit loten wir die Grenzen moderner integrierter, nicht-linearer Bauteile für photonische und quantenoptische Technologien aus und suchen nach neuen Anwendungen. Zuerst stellen wir, nach gründlicher Charakterisierung der Einflüsse der Fabrikationsparameter auf Titan-in-diffundierte Lithium-Niobat-Wellenleiter, ein optimiertes, vierfach längeres Quanten-Puls-Gate (QPG) vor. Zusätzlich beschreiben wir detailliert eine numerische Methode zur Identifizierung und Charakterisierung von Inhomogenitäten in Wellenleitern. Quanten-Frequenz-Konversion wird als eine Schnittstelle zwischen Quanten-Bauteilen eingeführt und Design-Richtlinien um sie zu verbinden werden präsentiert.Als Nächstes wird das QPG in zwei Anwendungen genutzt. Wir demonstrieren eine Multi-Parameter Abschätzung der Eigenschaften einer Mischung zweier inkohärenter Felder bis an das Quanten-Limit. Darüber hinaus zeigen wir, dass die Gegenwart von Kohärenz in diesem System die Methode nicht behindert. Schließlich wird das QPG genutzt um eine neuartige, kompressive Zustandstomographie, mit einer Größenordnung weniger Messungen als bei scanbasierten Methoden, zu ...
eng: In this thesis, we experimentally investigate the limits of state of the art integrated non-lineardevices for photonic and quantum technologies and seek new applications for them. First, following a thorough characterization of the impact of fabrication parameters on titaniumin-diffused lithium niobate waveguides, we present an optimized quantum pulse gate device with afourfold increase in length over previous efforts. Additionally, we detail a ccomputational method toidentify and characterize waveguide inhomogeneities. Quantum frequency conversion is introducedas a frequency interface between quantum devices and we present design guidelines to interfacequantum devices.Next, the quantum pulse gate process is experimentally exploited in two different applications. We demonstrate multi-parameter estimation of the properties of a two-incoherent field mixture downto the quantum limit. Moreover, we demonstrate that the presence of coherence in such system doesnot hinder the technique. Finally, the quantum pulse gate is used to implement a novel compressivestate tomography, in an order of magnitude less measurements than scan tomography methods. To take advantage of high-dimensional quantum communication protocols and systems. a novelPDC source of high-dimensional maximally entangled bi-photon states is presented. The sourcerelies on the dispersion engineering of a titanium tytanyl phosphate waveguide and the spectralshaping of the pump field.