Abstract

Quantum correlations among bright pump, signal, and idler beams produced by an optical parametric oscillator, all with different frequencies, are experimentally demonstrated. We show that the degree of entanglement between signal and idler fields is improved by using information on pump fluctuations. To our knowledge this is the first observation of three-color optical quantum correlations.

© 2007 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
    [PubMed]
  2. J. Laurat, L. Longchambon, C. Fabre, and T. Coudreau, Opt. Lett. 30, 1177 (2005).
    [PubMed]
  3. M. D. Reid and P. D. Drummond, Phys. Rev. Lett. 60, 2731 (1988).
    [PubMed]
  4. A. S. Villar, L. S. Cruz, K. N. Cassemiro, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 95, 243603 (2005).
    [PubMed]
  5. X. L. Su, A. Tan, X. J. Jia, Q. Pan, C. D. Xie, and K. C. Peng, Opt. Lett. 31, 1133 (2006).
    [PubMed]
  6. J. Jing, S. Feng, R. Bloomer, and O. Pfister, Phys. Rev. A 74, 041804(R) (2006).
  7. K. Kasai, J. G. Gao, and C. Fabre, Europhys. Lett. 40, 25 (1997).
  8. A. S. Villar, M. Martinelli, C. Fabre, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 97, 140504 (2006).
    [PubMed]
  9. J. Huang and P. Kumar, Phys. Rev. Lett. 68, 2153 (1992).
    [PubMed]
  10. P. Kumar, Opt. Lett. 15, 1476 (1990).
    [PubMed]
  11. T. Yabuzaki, T. Mitsui, and U. Tanaka, Phys. Rev. Lett. 67, 2453 (1991).
    [PubMed]
  12. L. M. Duan, G. Giedke, J. I. Cirac, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 84, 2722 (2000).
    [PubMed]
  13. R. Simon, Phys. Rev. Lett. 84, 2726 (2000).
    [PubMed]
  14. P. van Loock and A. Furusawa, Phys. Rev. A 67, 052315 (2003).
  15. A. S. Villar, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Opt. Commun. 242, 551 (2004).
  16. M. D. Levenson, R. M. Shelby, A. Aspect, M. D. Reid, and D. F. Walls, Phys. Rev. A 32, 1550 (1985).
    [PubMed]
  17. R. M. Shelby, M. D. Levenson, S. H. Perlmutter, R. G. DeVoe, and D. F. Walls, Phys. Rev. Lett. 57, 691 (1986).
    [PubMed]
  18. P. Galatola, L. A. Lugiato, M. G. Porreca, P. Tombesi, and G. Leuchs, Opt. Commun. 85, 95 (1991).
  19. A. S. Villar, K. N. Cassemiro, K. Dechoum, A. Z. Khoury, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, J. Opt. Soc. Am. B 24, 249 (2007).

2007 (1)

2006 (3)

X. L. Su, A. Tan, X. J. Jia, Q. Pan, C. D. Xie, and K. C. Peng, Opt. Lett. 31, 1133 (2006).
[PubMed]

J. Jing, S. Feng, R. Bloomer, and O. Pfister, Phys. Rev. A 74, 041804(R) (2006).

A. S. Villar, M. Martinelli, C. Fabre, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 97, 140504 (2006).
[PubMed]

2005 (2)

J. Laurat, L. Longchambon, C. Fabre, and T. Coudreau, Opt. Lett. 30, 1177 (2005).
[PubMed]

A. S. Villar, L. S. Cruz, K. N. Cassemiro, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 95, 243603 (2005).
[PubMed]

2004 (1)

A. S. Villar, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Opt. Commun. 242, 551 (2004).

2003 (1)

P. van Loock and A. Furusawa, Phys. Rev. A 67, 052315 (2003).

2000 (2)

L. M. Duan, G. Giedke, J. I. Cirac, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 84, 2722 (2000).
[PubMed]

R. Simon, Phys. Rev. Lett. 84, 2726 (2000).
[PubMed]

1997 (1)

K. Kasai, J. G. Gao, and C. Fabre, Europhys. Lett. 40, 25 (1997).

1992 (1)

J. Huang and P. Kumar, Phys. Rev. Lett. 68, 2153 (1992).
[PubMed]

1991 (2)

T. Yabuzaki, T. Mitsui, and U. Tanaka, Phys. Rev. Lett. 67, 2453 (1991).
[PubMed]

P. Galatola, L. A. Lugiato, M. G. Porreca, P. Tombesi, and G. Leuchs, Opt. Commun. 85, 95 (1991).

1990 (1)

1988 (1)

M. D. Reid and P. D. Drummond, Phys. Rev. Lett. 60, 2731 (1988).
[PubMed]

1987 (1)

A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
[PubMed]

1986 (1)

R. M. Shelby, M. D. Levenson, S. H. Perlmutter, R. G. DeVoe, and D. F. Walls, Phys. Rev. Lett. 57, 691 (1986).
[PubMed]

1985 (1)

M. D. Levenson, R. M. Shelby, A. Aspect, M. D. Reid, and D. F. Walls, Phys. Rev. A 32, 1550 (1985).
[PubMed]

Aspect, A.

M. D. Levenson, R. M. Shelby, A. Aspect, M. D. Reid, and D. F. Walls, Phys. Rev. A 32, 1550 (1985).
[PubMed]

Bloomer, R.

J. Jing, S. Feng, R. Bloomer, and O. Pfister, Phys. Rev. A 74, 041804(R) (2006).

Camy, G.

A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
[PubMed]

Cassemiro, K. N.

A. S. Villar, K. N. Cassemiro, K. Dechoum, A. Z. Khoury, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, J. Opt. Soc. Am. B 24, 249 (2007).

A. S. Villar, L. S. Cruz, K. N. Cassemiro, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 95, 243603 (2005).
[PubMed]

Cirac, J. I.

L. M. Duan, G. Giedke, J. I. Cirac, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 84, 2722 (2000).
[PubMed]

Coudreau, T.

Cruz, L. S.

A. S. Villar, L. S. Cruz, K. N. Cassemiro, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 95, 243603 (2005).
[PubMed]

Dechoum, K.

DeVoe, R. G.

R. M. Shelby, M. D. Levenson, S. H. Perlmutter, R. G. DeVoe, and D. F. Walls, Phys. Rev. Lett. 57, 691 (1986).
[PubMed]

Drummond, P. D.

M. D. Reid and P. D. Drummond, Phys. Rev. Lett. 60, 2731 (1988).
[PubMed]

Duan, L. M.

L. M. Duan, G. Giedke, J. I. Cirac, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 84, 2722 (2000).
[PubMed]

Fabre, C.

A. S. Villar, M. Martinelli, C. Fabre, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 97, 140504 (2006).
[PubMed]

J. Laurat, L. Longchambon, C. Fabre, and T. Coudreau, Opt. Lett. 30, 1177 (2005).
[PubMed]

K. Kasai, J. G. Gao, and C. Fabre, Europhys. Lett. 40, 25 (1997).

A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
[PubMed]

Feng, S.

J. Jing, S. Feng, R. Bloomer, and O. Pfister, Phys. Rev. A 74, 041804(R) (2006).

Furusawa, A.

P. van Loock and A. Furusawa, Phys. Rev. A 67, 052315 (2003).

Galatola, P.

P. Galatola, L. A. Lugiato, M. G. Porreca, P. Tombesi, and G. Leuchs, Opt. Commun. 85, 95 (1991).

Gao, J. G.

K. Kasai, J. G. Gao, and C. Fabre, Europhys. Lett. 40, 25 (1997).

Giacobino, E.

A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
[PubMed]

Giedke, G.

L. M. Duan, G. Giedke, J. I. Cirac, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 84, 2722 (2000).
[PubMed]

Heidmann, A.

A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
[PubMed]

Horowicz, R. J.

A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
[PubMed]

Huang, J.

J. Huang and P. Kumar, Phys. Rev. Lett. 68, 2153 (1992).
[PubMed]

Jia, X. J.

Jing, J.

J. Jing, S. Feng, R. Bloomer, and O. Pfister, Phys. Rev. A 74, 041804(R) (2006).

Kasai, K.

K. Kasai, J. G. Gao, and C. Fabre, Europhys. Lett. 40, 25 (1997).

Khoury, A. Z.

Kumar, P.

J. Huang and P. Kumar, Phys. Rev. Lett. 68, 2153 (1992).
[PubMed]

P. Kumar, Opt. Lett. 15, 1476 (1990).
[PubMed]

Laurat, J.

Leuchs, G.

P. Galatola, L. A. Lugiato, M. G. Porreca, P. Tombesi, and G. Leuchs, Opt. Commun. 85, 95 (1991).

Levenson, M. D.

R. M. Shelby, M. D. Levenson, S. H. Perlmutter, R. G. DeVoe, and D. F. Walls, Phys. Rev. Lett. 57, 691 (1986).
[PubMed]

M. D. Levenson, R. M. Shelby, A. Aspect, M. D. Reid, and D. F. Walls, Phys. Rev. A 32, 1550 (1985).
[PubMed]

Longchambon, L.

Lugiato, L. A.

P. Galatola, L. A. Lugiato, M. G. Porreca, P. Tombesi, and G. Leuchs, Opt. Commun. 85, 95 (1991).

Martinelli, M.

A. S. Villar, K. N. Cassemiro, K. Dechoum, A. Z. Khoury, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, J. Opt. Soc. Am. B 24, 249 (2007).

A. S. Villar, M. Martinelli, C. Fabre, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 97, 140504 (2006).
[PubMed]

A. S. Villar, L. S. Cruz, K. N. Cassemiro, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 95, 243603 (2005).
[PubMed]

A. S. Villar, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Opt. Commun. 242, 551 (2004).

Mitsui, T.

T. Yabuzaki, T. Mitsui, and U. Tanaka, Phys. Rev. Lett. 67, 2453 (1991).
[PubMed]

Nussenzveig, P.

A. S. Villar, K. N. Cassemiro, K. Dechoum, A. Z. Khoury, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, J. Opt. Soc. Am. B 24, 249 (2007).

A. S. Villar, M. Martinelli, C. Fabre, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 97, 140504 (2006).
[PubMed]

A. S. Villar, L. S. Cruz, K. N. Cassemiro, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 95, 243603 (2005).
[PubMed]

A. S. Villar, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Opt. Commun. 242, 551 (2004).

Pan, Q.

Peng, K. C.

Perlmutter, S. H.

R. M. Shelby, M. D. Levenson, S. H. Perlmutter, R. G. DeVoe, and D. F. Walls, Phys. Rev. Lett. 57, 691 (1986).
[PubMed]

Pfister, O.

J. Jing, S. Feng, R. Bloomer, and O. Pfister, Phys. Rev. A 74, 041804(R) (2006).

Porreca, M. G.

P. Galatola, L. A. Lugiato, M. G. Porreca, P. Tombesi, and G. Leuchs, Opt. Commun. 85, 95 (1991).

Reid, M. D.

M. D. Reid and P. D. Drummond, Phys. Rev. Lett. 60, 2731 (1988).
[PubMed]

M. D. Levenson, R. M. Shelby, A. Aspect, M. D. Reid, and D. F. Walls, Phys. Rev. A 32, 1550 (1985).
[PubMed]

Reynaud, S.

A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
[PubMed]

Shelby, R. M.

R. M. Shelby, M. D. Levenson, S. H. Perlmutter, R. G. DeVoe, and D. F. Walls, Phys. Rev. Lett. 57, 691 (1986).
[PubMed]

M. D. Levenson, R. M. Shelby, A. Aspect, M. D. Reid, and D. F. Walls, Phys. Rev. A 32, 1550 (1985).
[PubMed]

Simon, R.

R. Simon, Phys. Rev. Lett. 84, 2726 (2000).
[PubMed]

Su, X. L.

Tan, A.

Tanaka, U.

T. Yabuzaki, T. Mitsui, and U. Tanaka, Phys. Rev. Lett. 67, 2453 (1991).
[PubMed]

Tombesi, P.

P. Galatola, L. A. Lugiato, M. G. Porreca, P. Tombesi, and G. Leuchs, Opt. Commun. 85, 95 (1991).

van Loock, P.

P. van Loock and A. Furusawa, Phys. Rev. A 67, 052315 (2003).

Villar, A. S.

A. S. Villar, K. N. Cassemiro, K. Dechoum, A. Z. Khoury, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, J. Opt. Soc. Am. B 24, 249 (2007).

A. S. Villar, M. Martinelli, C. Fabre, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 97, 140504 (2006).
[PubMed]

A. S. Villar, L. S. Cruz, K. N. Cassemiro, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 95, 243603 (2005).
[PubMed]

A. S. Villar, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Opt. Commun. 242, 551 (2004).

Walls, D. F.

R. M. Shelby, M. D. Levenson, S. H. Perlmutter, R. G. DeVoe, and D. F. Walls, Phys. Rev. Lett. 57, 691 (1986).
[PubMed]

M. D. Levenson, R. M. Shelby, A. Aspect, M. D. Reid, and D. F. Walls, Phys. Rev. A 32, 1550 (1985).
[PubMed]

Xie, C. D.

Yabuzaki, T.

T. Yabuzaki, T. Mitsui, and U. Tanaka, Phys. Rev. Lett. 67, 2453 (1991).
[PubMed]

Zoller, P.

L. M. Duan, G. Giedke, J. I. Cirac, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 84, 2722 (2000).
[PubMed]

Europhys. Lett. (1)

K. Kasai, J. G. Gao, and C. Fabre, Europhys. Lett. 40, 25 (1997).

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Opt. Commun. (2)

A. S. Villar, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Opt. Commun. 242, 551 (2004).

P. Galatola, L. A. Lugiato, M. G. Porreca, P. Tombesi, and G. Leuchs, Opt. Commun. 85, 95 (1991).

Opt. Lett. (3)

Phys. Rev. A (3)

M. D. Levenson, R. M. Shelby, A. Aspect, M. D. Reid, and D. F. Walls, Phys. Rev. A 32, 1550 (1985).
[PubMed]

J. Jing, S. Feng, R. Bloomer, and O. Pfister, Phys. Rev. A 74, 041804(R) (2006).

P. van Loock and A. Furusawa, Phys. Rev. A 67, 052315 (2003).

Phys. Rev. Lett. (9)

A. Heidmann, R. J. Horowicz, S. Reynaud, E. Giacobino, C. Fabre, and G. Camy, Phys. Rev. Lett. 59, 2555 (1987).
[PubMed]

M. D. Reid and P. D. Drummond, Phys. Rev. Lett. 60, 2731 (1988).
[PubMed]

A. S. Villar, L. S. Cruz, K. N. Cassemiro, M. Martinelli, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 95, 243603 (2005).
[PubMed]

A. S. Villar, M. Martinelli, C. Fabre, and P. Nussenzveig, Phys. Rev. Lett. 97, 140504 (2006).
[PubMed]

J. Huang and P. Kumar, Phys. Rev. Lett. 68, 2153 (1992).
[PubMed]

T. Yabuzaki, T. Mitsui, and U. Tanaka, Phys. Rev. Lett. 67, 2453 (1991).
[PubMed]

L. M. Duan, G. Giedke, J. I. Cirac, and P. Zoller, Phys. Rev. Lett. 84, 2722 (2000).
[PubMed]

R. Simon, Phys. Rev. Lett. 84, 2726 (2000).
[PubMed]

R. M. Shelby, M. D. Levenson, S. H. Perlmutter, R. G. DeVoe, and D. F. Walls, Phys. Rev. Lett. 57, 691 (1986).
[PubMed]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Sketch of the experimental setup. PBS, polarizing beam splitter; FR, Faraday rotator; λ 2 , half-wave plate.

Fig. 2
Fig. 2

Noise spectra at 27 MHz as a function of the analysis cavities’ detuning. Black curve with circles, sum of twin beam quadratures; gray curve with open circles, difference of twin beam quadratures; red curve, sum of twin beam quadratures corrected by correlations with the pump amplitude. Dashed green line, shot-noise level (error bars in the shot-noise level measurement are less than 0.5%). σ = 1.34 .

Fig. 3
Fig. 3

Behavior of Δ 2 q ̂ + with and without correction owing to correlations with the pump amplitude as a function of σ. Black squares, Δ 2 q ̂ + ; red circles, Δ 2 q ̂ + β 0 ; blue triangles, β 0 . The solid curves correspond to the physical model with pump detuning and excess noise as free parameters.

Equations (2)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

Δ 2 p ̂ + Δ 2 ( q ̂ + α 0 p ̂ 0 ) 2 , α 0 = C p ̂ 0 q ̂ + Δ 2 p ̂ 0 .
Δ 2 q ̂ + Δ 2 q ̂ + β 0 ; β 0 = C p ̂ 0 q ̂ + 2 Δ 2 p ̂ 0 .

Metrics