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少光子干涉与量子计量中的空间对称性

Spatial symmetry in few-photon interference and quantum metrology

Éloi Descamps, Pérola Milman

arXiv 2609.12786首次发表:更新:

发表机构

Université Paris Cité; CNRS(巴黎西岱大学; 法国国家科学研究中心)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

本文基于对称性框架,重新解释双光子Mach-Zehnder干涉仪,分析参量光子对源及三模干涉仪,揭示空间对称性在少光子干涉与量子计量中的核心作用。

AI 中文摘要

在先前的工作中[Physical Review Letters, 136(6):060807, 2026],我们开发了一个基于对称性的框架,用于广义Hong-Ou-Mandel干涉及其在量子计量中的应用。在此,我们将该框架应用于涉及少光子的实验上可实现的配置,并探讨它如何为各种现有结果提供新见解,同时提出新的实验视角。我们首先将双光子Mach-Zehnder干涉仪重新解释为广义Hong-Ou-Mandel实验,并展示其光子计数统计和计量性能如何源于有效探针态的空间对称性。然后,我们研究两个相干泵浦的参量光子对源,推导其完整的输出分布,并将源的不可区分性与空间对称性联系起来。最后,我们将讨论扩展到三模干涉仪,并表明相同的对称性原理为tritter配置中的三光子干涉提供了自然描述。

英文摘要

In previous work [Physical Review Letters, 136(6):060807, 2026], we developed a symmetry-based framework for generalized Hong-Ou-Mandel interference and its applications to quantum metrology. Here, we apply this framework to experimentally accessible configurations involving a few photons and explore how it sheds new light on a variety of existing results while suggesting new experimental perspectives. We first reinterpret a two-photon Mach-Zehnder interferometer as a generalized Hong-Ou-Mandel experiment and show how its photon-counting statistics and metrological performance follow from the spatial symmetry of an effective probe state. We then study two coherently pumped parametric photon-pair sources, derive their complete output distribution, and connect source indistinguishability with spatial symmetry. Finally, we extend the discussion to a three-mode interferometer and show that the same symmetry principles provide a natural description of three-photon interference in tritter configurations.

Comments23 pages, 5 figures

论文原文

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