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Nine-frequency-path quantum interferometry over 60 km of optical fiber

Authors :
Yanne K. Chembo
Jean-Marc Merolla
Kien Phan-Huy
Batiste Galmès
Luca Furfaro
Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST)
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Georgia Tech Lorraine [Metz]
Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Ecole Supérieure d'Electricité - SUPELEC (FRANCE)-Georgia Institute of Technology [Atlanta]-CentraleSupélec-Ecole Nationale Supérieure des Arts et Metiers Metz-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Physical Review A, Physical Review A, American Physical Society 2019, 99 (3), ⟨10.1103/PhysRevA.99.033805⟩, Physical Review A, American Physical Society 2019, 99 (3), pp.033805. ⟨10.1103/PhysRevA.99.033805⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
American Physical Society (APS), 2019.

Abstract

The archetypal quantum interferometry experiment yields an interference pattern that results from the indistinguishability of two spatiotemporal paths available to a photon or to a pair of entangled photons. A fundamental challenge in quantum interferometry is to perform such experiments with a higher number of paths and over large distances. We demonstrate that using indistinguishable frequency paths instead of spatiotemporal ones allows for robust, high-dimensional quantum interferometry in optical fibers. In our system, twin photons from an Einstein-Podolsky-Rosen pair are offered up to nine frequency paths after propagation in long-haul optical fibers and we show that the multipath quantum interference patterns can be faithfully restored after the photons travel a total distance of up to $60\phantom{\rule{0.28em}{0ex}}\mathrm{km}$.

Details

ISSN :
24699934 and 24699926
Volume :
99
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review A
Accession number :
edsair.doi.dedup.....d3826d64b3f74f9e56be72843c3710b6
Full Text :
https://doi.org/10.1103/physreva.99.033805