Spatial Characterization Of Two-Photon States - GAP-Optique
Spatial Characterization Of Two-Photon States - GAP-Optique
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Resumen<br />
De la misma manera que la electrónica se basa en medir y controlar el estado<br />
de los electrones, las aplicaciones tecnológicas de la óptica cuántica se basarán<br />
en nuestra habilidad para generar estados fotónicos bien caracterizados. La<br />
generación de estos estados está tradicionalmente asociada a la óptica no lineal,<br />
donde la interacción de un haz con un material no lineal da lugar a la<br />
generación de estados de múltiples fotones. El proceso no lineal más popular<br />
es la conversión paramétrica descendente, o spdc por su sigla en inglés, que<br />
es usada como fuente de pares de fotones no sólo en aplicaciones de óptica<br />
cuántica si no también para información y criptografía cuánticas [1, 2].<br />
La popularidad de spdc se debe a la relativa simplicidad de su realización<br />
experimental, y a la variedad de fenómenos cuánticos exhibidos por los pares<br />
de fotones generados. Por ejemplo, estos pares pueden estar entrelazados en<br />
polarización [3, 4], frecuencia [5, 6], o en los grados de libertad espacial: momento<br />
angular orbital o momento transversal [7, 9, 10, 11]. Las aplicaciones<br />
usuales de spdc usan sólo un grado de libertad, perdiendo la información contenida<br />
en los otros grados de libertad y en las correlaciones entre ellos. Entre<br />
las únicas aplicaciones que usan más de un grado de libertad se encuentran el<br />
hiperentrelazamiento [12, 13], la destilación de entrelazamiento espacial usando<br />
la polarización [14], o el control de la distribución espectral conjunta usando<br />
las propiedades espaciales del haz generador del spdc [6].<br />
Esta tesis describe las características espaciales de los pares de fotones generados<br />
en spdc, teniendo en cuenta el efecto de los otros grados de libertad,<br />
especialmente de la frecuencia. Para ello, usaré la pureza como cuantificador de<br />
las correlaciones entre los grados de libertad, y entre los fotones. Además, usaré<br />
la transferencia de momento angular orbital (oam), asociada a la distribución<br />
espacial de los fotones, para estudiar el efecto de diferentes parámetros del<br />
spdc sobre el estado espacial generado.<br />
Esta tesis esta compuesta de seis capítulos. El capítulo 1 introduce la<br />
función de modo, que es usada en toda la tesis para describir los estados de dos<br />
fotones en espacio y frecuencia. El capítulo 2 describe las correlaciones entre<br />
los grados de libertad, y entre los fotones, usando la pureza para cuantificar<br />
estas correlaciones. El capítulo 3 describe la transferencia de oam desde el haz<br />
generador hasta los fotones generados. El capítulo 4 demuestra teórica y experimentalmente,<br />
el efecto de diferentes parámetros del spdc sobre la transferencia<br />
de momento angular orbital en configuraciones no colineales. El capítulo<br />
5 discute la generación de estados de dos fotones en transiciones Raman, caracterizando<br />
estos estados de una manera análoga a la utilizada para aquellos<br />
generados en spdc. Por último, el capítulo 6 resume las contribuciones más<br />
importantes de esta tesis.<br />
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