MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798297960466
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32277447
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a530.1
■1001  ▼aOliver,  Richard  A.
■24510▼aExtending  Coherence  in  the  Frequency  Domain  With  Four-Wave  Mixing  for  Scalable  Quantum  Information
■260    ▼a[Sl]▼bColumbia  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a188  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Gaeta,  Alexander.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Columbia  University,  2025.
■520    ▼aInformation  stored  in  optical  frequency  modes  has  revolutionized  and  will  continue  enabling  numerous  technological  capabilities  in  the  classical  regime,  from  detecting  exoplanets  using  frequency  combs  to  the  high-data-rate  optical  fiber  networks  encircling  the  globe.  Yet,  despite  enormous  advances  in  matter-based  quantum  information  science,  the  quantum  regime  of  such  optical  frequency  modes  has  received  comparatively  little  attention,  particularly  when  considering  more  than  two  frequency  modes.  Just  as  coherence  plays  a  critical  role  in  existing  classical  technologies,  coherence  of  the  quantum  superpositions  of  frequency  modes  can  be  harnessed  to  achieve  new  technological  capabilities.  As  we  will  demonstrate,  four-wave  mixing,  resulting  from  third-order  optical  nonlinearity,  is  an  indispensable  tool  for  coherently  manipulating  optical  frequency  modes  in  the  quantum  regime.In  this  thesis,  we  experimentally  study  three  distinct  applications  of  four-wave  mixing.  We  achieve  nonlinear  soliton-effect  compression  of  1.2-ps  pulses  down  to  66  fs  in  a  low-loss  40-cm  SiN  waveguide;  the  resulting  short  pulses  display  coherent  spectral  broadening  and  can  be  linked  with  existing  integrated  laser  sources  and  used  to  seed  coherent  supercontinuumgeneration  all  on  one  photonic  chip.  Second,  using  Bragg-scattering  four-wave  mixing,  we  demonstrate  quantum  state  tomography  of  a  frequency-bin  qubit  under  conditions  of  lossy  propagation,  proposing  the  use  of  the  frequency  domain  for  coherent  and  broadband  quantum  communication.  Finally,  we  measure  two-photon  interference  of  three  frequency  modes  via  N-way  Bragg-scattering,  in  which  more  than  two  pumps  can  mediate  unitary  three-dimensional  transformations  between  the  three  quantum  fields  in  the  frequency  domain,  with  applications  including  frequency  qudits  and  scalable  quantum  advantage.
■590    ▼aSchool  code:  0054.
■650  4▼aQuantum  physics
■650  4▼aOptics
■650  4▼aApplied  physics
■653    ▼aBragg  scattering
■653    ▼aFour-wave  mixing
■653    ▼aFrequency  modes
■653    ▼aPulse  compression
■653    ▼aQuantum  optics
■690    ▼a0599
■690    ▼a0752
■690    ▼a0215
■71020▼aColumbia  University▼bApplied  Physics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-04B.
■790    ▼a0054
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17360028▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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