Abstract

We present a method for spatially resolved multiphoton counting based on an intensified camera with the retrieval of multimode photon statistics fully accounting for nonlinearities in the detection process. The scheme relies on one-time quantum tomographic calibration of the detector. Faithful, high-fidelity reconstruction of single- and two-mode statistics of multiphoton states is demonstrated for coherent states and their statistical mixtures. The results consistently exhibit classical values of the Mandel parameter and the noise reduction factor in contrast to raw statistics of camera photo-events. Detector operation is reliable for illumination levels up to the average of one detected photon per an event area—substantially higher than in previous approaches to characterize quantum statistical properties of light with spatial resolution.

© 2014 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. S. Walborn, D. Lemelle, M. Almeida, and P. Ribeiro, Phys. Rev. Lett. 96, 090501 (2006).
    [CrossRef]
  2. D. S. Tasca, R. M. Gomes, F. Toscano, P. H. Souto Ribeiro, and S. P. Walborn, Phys. Rev. A 83, 052325 (2011).
    [CrossRef]
  3. R. H. Hadfield, Nat. Photonics 3, 696 (2009).
    [CrossRef]
  4. M. D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, and S. V. Polyakov, Rev. Sci. Instrum. 82, 071101 (2011).
    [CrossRef]
  5. K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
    [CrossRef]
  6. J. Rehacek, Z. Hradil, O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 67, 061801 (2003).
    [CrossRef]
  7. D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
    [CrossRef]
  8. I. Afek, A. Natan, O. Ambar, and Y. Silberberg, Phys. Rev. A 79, 043830 (2009).
    [CrossRef]
  9. T. Gerrits, B. Calkins, N. Tomlin, A. E. Lita, A. Migdall, R. Mirin, and S. W. Nam, Opt. Express 20, 23798 (2012).
    [CrossRef]
  10. M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
    [CrossRef]
  11. R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
    [CrossRef]
  12. R. S. Aspden, D. S. Tasca, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, New J. Phys. 15, 073032 (2013).
    [CrossRef]
  13. G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
    [CrossRef]
  14. O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 71, 4 (2005).
    [CrossRef]
  15. J.-L. Blanchet, F. Devaux, L. Furfaro, and E. Lantz, Phys. Rev. Lett. 101, 233604 (2008).
    [CrossRef]
  16. R. Machulka, O. Haderka, J. Perina, M. Lamperti, A. Allevi, and M. Bondani, Opt. Express 22, 13374 (2014).
    [CrossRef]
  17. J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
    [CrossRef]
  18. A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
    [CrossRef]
  19. T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
    [CrossRef]
  20. J. Sperling, W. Vogel, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 85, 023820 (2012).
    [CrossRef]

2014 (2)

K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
[CrossRef]

R. Machulka, O. Haderka, J. Perina, M. Lamperti, A. Allevi, and M. Bondani, Opt. Express 22, 13374 (2014).
[CrossRef]

2013 (3)

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[CrossRef]

R. S. Aspden, D. S. Tasca, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, New J. Phys. 15, 073032 (2013).
[CrossRef]

T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
[CrossRef]

2012 (3)

J. Sperling, W. Vogel, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 85, 023820 (2012).
[CrossRef]

T. Gerrits, B. Calkins, N. Tomlin, A. E. Lita, A. Migdall, R. Mirin, and S. W. Nam, Opt. Express 20, 23798 (2012).
[CrossRef]

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

2011 (2)

D. S. Tasca, R. M. Gomes, F. Toscano, P. H. Souto Ribeiro, and S. P. Walborn, Phys. Rev. A 83, 052325 (2011).
[CrossRef]

M. D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, and S. V. Polyakov, Rev. Sci. Instrum. 82, 071101 (2011).
[CrossRef]

2010 (1)

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[CrossRef]

2009 (3)

R. H. Hadfield, Nat. Photonics 3, 696 (2009).
[CrossRef]

I. Afek, A. Natan, O. Ambar, and Y. Silberberg, Phys. Rev. A 79, 043830 (2009).
[CrossRef]

A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
[CrossRef]

2008 (2)

J.-L. Blanchet, F. Devaux, L. Furfaro, and E. Lantz, Phys. Rev. Lett. 101, 233604 (2008).
[CrossRef]

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

2006 (1)

S. Walborn, D. Lemelle, M. Almeida, and P. Ribeiro, Phys. Rev. Lett. 96, 090501 (2006).
[CrossRef]

2005 (1)

O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 71, 4 (2005).
[CrossRef]

2004 (1)

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

J. Rehacek, Z. Hradil, O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 67, 061801 (2003).
[CrossRef]

Achilles, D.

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Afek, I.

I. Afek, A. Natan, O. Ambar, and Y. Silberberg, Phys. Rev. A 79, 043830 (2009).
[CrossRef]

Agarwal, G. S.

J. Sperling, W. Vogel, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 85, 023820 (2012).
[CrossRef]

Agnew, M.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Allevi, A.

Almeida, M.

S. Walborn, D. Lemelle, M. Almeida, and P. Ribeiro, Phys. Rev. Lett. 96, 090501 (2006).
[CrossRef]

Ambar, O.

I. Afek, A. Natan, O. Ambar, and Y. Silberberg, Phys. Rev. A 79, 043830 (2009).
[CrossRef]

Aspden, R. S.

R. S. Aspden, D. S. Tasca, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, New J. Phys. 15, 073032 (2013).
[CrossRef]

Banaszek, K.

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Barbieri, M.

T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
[CrossRef]

Bartley, T. J.

T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
[CrossRef]

Berchera, I. R.

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[CrossRef]

Blanchet, J.-L.

J.-L. Blanchet, F. Devaux, L. Furfaro, and E. Lantz, Phys. Rev. Lett. 101, 233604 (2008).
[CrossRef]

Bondani, M.

Boyd, R. W.

R. S. Aspden, D. S. Tasca, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, New J. Phys. 15, 073032 (2013).
[CrossRef]

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Brida, G.

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[CrossRef]

Buller, G. S.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Calkins, B.

Chekhova, M. V.

K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
[CrossRef]

Coldenstrodt-Ronge, H.

A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
[CrossRef]

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

Datta, A.

T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
[CrossRef]

Devaux, F.

J.-L. Blanchet, F. Devaux, L. Furfaro, and E. Lantz, Phys. Rev. Lett. 101, 233604 (2008).
[CrossRef]

Donati, G.

T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
[CrossRef]

Edgar, M. P.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Eisaman, M. D.

M. D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, and S. V. Polyakov, Rev. Sci. Instrum. 82, 071101 (2011).
[CrossRef]

Eisert, J.

A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
[CrossRef]

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

Fan, J.

M. D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, and S. V. Polyakov, Rev. Sci. Instrum. 82, 071101 (2011).
[CrossRef]

Feito, A.

A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
[CrossRef]

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

Fickler, R.

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[CrossRef]

Fitch, M. J.

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Franson, J. D.

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Furfaro, L.

J.-L. Blanchet, F. Devaux, L. Furfaro, and E. Lantz, Phys. Rev. Lett. 101, 233604 (2008).
[CrossRef]

Genovese, M.

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[CrossRef]

Gerrits, T.

Gomes, R. M.

D. S. Tasca, R. M. Gomes, F. Toscano, P. H. Souto Ribeiro, and S. P. Walborn, Phys. Rev. A 83, 052325 (2011).
[CrossRef]

Haderka, O.

R. Machulka, O. Haderka, J. Perina, M. Lamperti, A. Allevi, and M. Bondani, Opt. Express 22, 13374 (2014).
[CrossRef]

O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 71, 4 (2005).
[CrossRef]

J. Rehacek, Z. Hradil, O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 67, 061801 (2003).
[CrossRef]

Hadfield, R. H.

R. H. Hadfield, Nat. Photonics 3, 696 (2009).
[CrossRef]

Hamar, M.

O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 71, 4 (2005).
[CrossRef]

J. Rehacek, Z. Hradil, O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 67, 061801 (2003).
[CrossRef]

Hradil, Z.

J. Rehacek, Z. Hradil, O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 67, 061801 (2003).
[CrossRef]

Iskhakov, T. S.

K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
[CrossRef]

Izdebski, F.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Jacobs, B. C.

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Jin, X.-M.

T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
[CrossRef]

Krenn, M.

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[CrossRef]

Lamperti, M.

Lantz, E.

J.-L. Blanchet, F. Devaux, L. Furfaro, and E. Lantz, Phys. Rev. Lett. 101, 233604 (2008).
[CrossRef]

Lapkiewicz, R.

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[CrossRef]

Leach, J.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Lemelle, D.

S. Walborn, D. Lemelle, M. Almeida, and P. Ribeiro, Phys. Rev. Lett. 96, 090501 (2006).
[CrossRef]

Leuchs, G.

K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
[CrossRef]

Lita, A. E.

Lundeen, J. S.

A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
[CrossRef]

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

Machulka, R.

Migdall, A.

T. Gerrits, B. Calkins, N. Tomlin, A. E. Lita, A. Migdall, R. Mirin, and S. W. Nam, Opt. Express 20, 23798 (2012).
[CrossRef]

M. D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, and S. V. Polyakov, Rev. Sci. Instrum. 82, 071101 (2011).
[CrossRef]

Mirin, R.

Nam, S. W.

Natan, A.

I. Afek, A. Natan, O. Ambar, and Y. Silberberg, Phys. Rev. A 79, 043830 (2009).
[CrossRef]

Padgett, M. J.

R. S. Aspden, D. S. Tasca, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, New J. Phys. 15, 073032 (2013).
[CrossRef]

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Perina, J.

R. Machulka, O. Haderka, J. Perina, M. Lamperti, A. Allevi, and M. Bondani, Opt. Express 22, 13374 (2014).
[CrossRef]

O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 71, 4 (2005).
[CrossRef]

J. Rehacek, Z. Hradil, O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 67, 061801 (2003).
[CrossRef]

Pittman, T. B.

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Plenio, M. B.

A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
[CrossRef]

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

Polyakov, S. V.

M. D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, and S. V. Polyakov, Rev. Sci. Instrum. 82, 071101 (2011).
[CrossRef]

Pregnell, K. L.

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

Ralph, T. C.

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

Ramelow, S.

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[CrossRef]

Rehacek, J.

J. Rehacek, Z. Hradil, O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 67, 061801 (2003).
[CrossRef]

Ribeiro, P.

S. Walborn, D. Lemelle, M. Almeida, and P. Ribeiro, Phys. Rev. Lett. 96, 090501 (2006).
[CrossRef]

Silberberg, Y.

I. Afek, A. Natan, O. Ambar, and Y. Silberberg, Phys. Rev. A 79, 043830 (2009).
[CrossRef]

Silberhorn, C.

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Sliwa, C.

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Souto Ribeiro, P. H.

D. S. Tasca, R. M. Gomes, F. Toscano, P. H. Souto Ribeiro, and S. P. Walborn, Phys. Rev. A 83, 052325 (2011).
[CrossRef]

Spasibko, K. Y.

K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
[CrossRef]

Sperling, J.

J. Sperling, W. Vogel, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 85, 023820 (2012).
[CrossRef]

Stobinska, M.

K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
[CrossRef]

Tasca, D. S.

R. S. Aspden, D. S. Tasca, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, New J. Phys. 15, 073032 (2013).
[CrossRef]

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

D. S. Tasca, R. M. Gomes, F. Toscano, P. H. Souto Ribeiro, and S. P. Walborn, Phys. Rev. A 83, 052325 (2011).
[CrossRef]

Tomlin, N.

Toppel, F.

K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
[CrossRef]

Toscano, F.

D. S. Tasca, R. M. Gomes, F. Toscano, P. H. Souto Ribeiro, and S. P. Walborn, Phys. Rev. A 83, 052325 (2011).
[CrossRef]

Vogel, W.

J. Sperling, W. Vogel, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 85, 023820 (2012).
[CrossRef]

Walborn, S.

S. Walborn, D. Lemelle, M. Almeida, and P. Ribeiro, Phys. Rev. Lett. 96, 090501 (2006).
[CrossRef]

Walborn, S. P.

D. S. Tasca, R. M. Gomes, F. Toscano, P. H. Souto Ribeiro, and S. P. Walborn, Phys. Rev. A 83, 052325 (2011).
[CrossRef]

Walmsley, I. A.

T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
[CrossRef]

A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
[CrossRef]

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Warburton, R. E.

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Zeilinger, A.

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[CrossRef]

J. Mod. Opt. (1)

D. Achilles, C. Silberhorn, C. Sliwa, K. Banaszek, I. A. Walmsley, M. J. Fitch, B. C. Jacobs, T. B. Pittman, and J. D. Franson, J. Mod. Opt. 51, 1499 (2004).
[CrossRef]

Nat. Commun. (1)

M. P. Edgar, D. S. Tasca, F. Izdebski, R. E. Warburton, J. Leach, M. Agnew, G. S. Buller, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, Nat. Commun. 3, 984 (2012).
[CrossRef]

Nat. Photonics (2)

G. Brida, M. Genovese, and I. R. Berchera, Nat. Photonics 4, 227 (2010).
[CrossRef]

R. H. Hadfield, Nat. Photonics 3, 696 (2009).
[CrossRef]

Nat. Phys. (1)

J. S. Lundeen, A. Feito, H. Coldenstrodt-Ronge, K. L. Pregnell, C. Silberhorn, T. C. Ralph, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, Nat. Phys. 5, 27 (2008).
[CrossRef]

New J. Phys. (3)

A. Feito, J. S. Lundeen, H. Coldenstrodt-Ronge, J. Eisert, M. B. Plenio, and I. A. Walmsley, New J. Phys. 11, 093038 (2009).
[CrossRef]

R. S. Aspden, D. S. Tasca, R. W. Boyd, and M. J. Padgett, New J. Phys. 15, 073032 (2013).
[CrossRef]

K. Y. Spasibko, F. Toppel, T. S. Iskhakov, M. Stobińska, M. V. Chekhova, and G. Leuchs, New J. Phys. 16, 013025 (2014).
[CrossRef]

Opt. Express (2)

Phys. Rev. A (5)

J. Rehacek, Z. Hradil, O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 67, 061801 (2003).
[CrossRef]

I. Afek, A. Natan, O. Ambar, and Y. Silberberg, Phys. Rev. A 79, 043830 (2009).
[CrossRef]

D. S. Tasca, R. M. Gomes, F. Toscano, P. H. Souto Ribeiro, and S. P. Walborn, Phys. Rev. A 83, 052325 (2011).
[CrossRef]

J. Sperling, W. Vogel, and G. S. Agarwal, Phys. Rev. A 85, 023820 (2012).
[CrossRef]

O. Haderka, J. Perina, and M. Hamar, Phys. Rev. A 71, 4 (2005).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (3)

J.-L. Blanchet, F. Devaux, L. Furfaro, and E. Lantz, Phys. Rev. Lett. 101, 233604 (2008).
[CrossRef]

T. J. Bartley, G. Donati, X.-M. Jin, A. Datta, M. Barbieri, and I. A. Walmsley, Phys. Rev. Lett. 110, 173602 (2013).
[CrossRef]

S. Walborn, D. Lemelle, M. Almeida, and P. Ribeiro, Phys. Rev. Lett. 96, 090501 (2006).
[CrossRef]

Rev. Sci. Instrum. (1)

M. D. Eisaman, J. Fan, A. Migdall, and S. V. Polyakov, Rev. Sci. Instrum. 82, 071101 (2011).
[CrossRef]

Sci. Rep. (1)

R. Fickler, M. Krenn, R. Lapkiewicz, S. Ramelow, and A. Zeilinger, Sci. Rep. 3, 1914 (2013).
[CrossRef]

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 (5)

Fig. 1.
Fig. 1.

(a) Schematic of the detection on intensified sCMOS camera. (b) Camera detection area with photo-event bright spots is arbitrarily divided on tile array in postprocessing stage. (c) Operation procedure initialized by one-time tomographic calibration yields conditional probabilities Πk|n for each tile. The variable Πk|n allows for the reconstruction of initial photon number distributions fn from raw photo-event statistics ck in subsequent measurement runs.

Fig. 2.
Fig. 2.

Operation of an exemplary tile. (a) Photo-event statistic ck measured with coherent state illumination versus mean number of photoelectrons n. (b) Mean k and variance (Δk)2 of photo-events. Fit to the model Eq. (3) yielded N=3.8. (c) Quantum detector tomography [17,18] resulted in conditional probability values Πk|n, fully determining the tile operation.

Fig. 3.
Fig. 3.

(a) Exemplary reconstruction of photo-event statistic fn based on measured count statistic ck at tile of size N=12. Mean number of photons n=9.3; mean number of photo-events k=6.5. (b) Mandel parameters for photo-events QF; for reconstructed statistics, QM for coherent states with variable mean photon number n. Fidelity of reconstruction shown in inset.

Fig. 4.
Fig. 4.

Histograms of joint statistics related to pair of tiles. Input state fn1,n2(1,2), raw measured data ck1,k2(1,2) and reconstructed state fn1,n2(1,2) with high fidelity F. Two calibrated tiles with N(1)=4.9 and N(2)=6.3 were illuminated by equiprobably alternated statistical mixture of coherent states, with n¯1=2, n¯1=3.7.

Fig. 5.
Fig. 5.

Results of joint statistic reconstruction of equiprobably alternated statistical mixtures of coherent states. (a) Mandel parameters for photo-event QF are super-Poissonian for n¯1<1.5. (b) Noise reduction factor for photo-events is always nonclassical. Reconstructed values consistently remain classical and are close to the expected values.

Equations (3)

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

ck(i)=nΠk|n(i)fn(i).
ck1,k2(i1,i2)=n1,n2Πk1|n1(i1)Πk2|n2(i2)fn1,n2(i1,i2),
k=N(1eηm/N).

Metrics