Nonlocal realism tests and quantum state tomography in Sagnac-based type-II polarization-entanglement SPDC-source
我们在Sagnac干涉仪（SI）中利用双极化KTiOPO $ _4 $（PPKTP）共线晶体中的II型自发参量下转换（SPDC）过程，在最大纠缠Bell态附近，以$ \% 98 $保真度，实验上获得了一个鲁棒的、超亮的、相位稳定的偏振纠缠态. Bell不等式测量、Freedman检验（CHSH不等式的不同版本）以及可见性检验（都可以看作是非定域实在性检验）都表明我们所创造的纠缠态与经典物理或任何隐变量理论都有很强的违背。我们得到了非常可靠和非常强的贝尔破坏作为$ S=2.78 \pm 0.01 $与高亮度$ \mathcal{V}_{\rm HV}= \% (99.969 \pm 0.003) $和$\mathcal{V}_{\rm DA}= \% (96.751 \pm 0.002) $和非常强的违反由于弗里德曼测试作为$ δ_{\rm F} = 0.01715 \pm 0.00001 $。此外，利用量子态的层析重建和最大似然技术（MLT）作为数值优化，我们得到了物理非负定密度算符，它表明了我们所制备的量子态的不可分性和纠缠性。通过引入最大似然密度算符，我们计算了一些重要的纠缠测度和纠缠熵。Sagnac结构提供了双向晶体抽运的高速率纠缠源，在量子通信、传感和计量以及量子信息协议中具有重要的应用价值，在基于量子照明的激光雷达和自由空间量子密钥分发（QKD）中具有潜在的应用前景。
2021-06-20 quant-ph
Measurement of one-photon and two-photon wavepackets in spontaneous parametric down-conversion
计算和实验测量了自发参量下转换（SPDC）光场中纠缠双光子态的单光子和双光子波包。对于Ⅱ型SPDC，测量的单光子和双光子波包与理论符合得很好。对于Ⅰ型单光子直流，测量的单光子波包与理论相符。然而，双光子波包比预期值大得多，干涉的可见度低。我们确定的来源，这种差异的空间滤波的双光子带宽和非对探测事件所造成的探测器孔径和调谐曲线特性的I型SPDC。
2003-04-28 quant-ph
Entanglement generation via phase-matched processes: different Bell states within the linewidth
它示出，理论和实验，在任何类型的II自发参量下转换（SPDC）相位匹配，消相干的单重态贝尔总是存在于自然带宽内，可以通过适当的频谱选择过滤掉。代替频率选择，可以在色散光纤的输出处执行双光子时间振幅的时间选择。概述了量子通信的应用。
2007-02-09 quant-ph
Ultra-Broadband Coherence-Domain Imaging Using Parametric Downconversion and Superconducting Single-Photon Detectors at 1064 nm
相干域成像系统可以在单光子计数模式下操作，提供低检测器噪声;这反过来又导致对弱光源和弱反射样品的灵敏度增加。我们已经证明，可以获得良好的轴向分辨率的光子计数相干域成像（CDI）系统，使用通过自发参量下转换（SPDC）在啁啾周期性极化的化学计量比钽酸锂（啁啾-PPP 3）结构中产生的光，结合氮化铌超导单光子探测器（SSPD）。通过SPDC产生的光的带宽以及SSPD敏感的带宽可以在从700 nm延伸到1500 nm的波长区域上延伸。这种超宽波段为生物组织成像提供了深度穿透和超高轴向分辨率的近乎理想的组合。在1064 nm附近的可调带宽的SPDC光的产生，通过使用啁啾的PPTORS结构，以前没有实现。为了证明这种技术的有用性，我们已经构建了一个层次结构的样本的图像越来越复杂：一面镜子，一个硝酸纤维素膜，和一个生物样品，包括洋葱皮细胞。
2009-05-04 quant-ph
Oscillating photonic Bell state from a semiconductor quantum dot for quantum key distribution
本文利用光子纳米线波导中的 InAsP 量子点产生振荡 Bell 态，在保持高峰保真度的同时将光子对提取效率提升 65 倍，并证明其可直接用于 QKD 安全成钥。
2023-07-12 quant-ph
Tuning the probability detection of OAM entangled photons in Helical Ince-Gauss modes
本文通过理论和实验分析，展示了利用螺旋因斯-高斯模式基的椭圆率参数可调谐OAM纠缠光子对的探测概率，并分别最大化两个对称贝尔态的概率，实验验证了相关性质。
2025-07-09 physics.optics quant-ph
Compact narrowband photon-pair generation by slow-light spectral engineering
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本研究通过慢光谱工程在宽频带谐振腔中实现高纯度的窄带光子对生成，同时保持高 heralding 效率，为量子网络应用提供关键解决方案。
2026-05-19 quant-ph
Improving SPDC single-photon sources via extended heralding and feed-forward control
不断发展的光子量子技术和应用需要越来越高的单光子产生速率。同时，要求这些产生的光子在多光子实验中保持光谱纯，并将多光子噪声保持在最低限度。在自发参量下转换源中，这些要求是相互冲突的，因为增加光谱纯度的光谱滤波总是意味着降低光子产生的速率，而增加泵浦功率意味着增加多光子噪声。在本文中，我们提出了一个计划，称为扩展的先驱，其目的是减轻减少单光子产生率下光谱滤波去除的情况下，我们检测到光的先驱光子的过滤器的抑制带。我们的实验表明，这允许更高的单光子产生率与更低的多光子噪声比忽略模式落在滤波器带宽的标准方法。我们还表明，通过使用主动前馈控制的基础上，这种扩展的预示，它是可能的，以进一步提高性能的原始源物理消除不相关的光子从输出流。
2019-02-05 quant-ph
A tunable narrowband entangled photon pair source for resonant single-photon single-atom interaction
我们提出了一个可调谐的，频率稳定的，窄带源的频率简并，纠缠光子对。该源是基于自发参量下转换（SPDC）在极化KTiOPO 4（PPKTP）。它的波长可以稳定到850或854 nm，从而允许解决40 Ca+离子中的两个D-P跃迁。其22 MHz的输出带宽与钙离子的吸收带宽一致。其谱功率密度为1.0产生对/（s MHz mW）。
2008-08-28 quant-ph
Spectrally engineered collinear type-0 SPDC source with enhanced spectral brightness for entanglement distribution
Ageny for Defense Development（国防开发局）
通过光谱工程和超窄带泵浦，在30 mm ppKTP晶体中实现0型SPDC，产生窄带光子对，检测光谱亮度达0.507 MHz/mW/nm，并集成到Sagnac干涉仪中实现2.56 km自由空间纠缠分布。
2026-06-24 quant-ph
Programmable entanglement oscillations in a non Markovian channel
我们提出并演示了一个全光实验装置，用于观察和设计一对偏振量子比特在非马尔可夫信道中的纠缠振荡。我们通过自发参量下转换（SPDC）产生纠缠光子对，然后插入可编程空间光调制器，以便在SPDC输出的空间域上施加偏振相关相移，并创建有效的非马尔可夫环境。通过在信号臂上插入空间光栅，实现了对环境光谱的调制，实验中实现了纠缠的可编程振荡，最大恢复态比Bell不等式差17个标准偏差。
2010-09-16 quant-ph
Heralded-Multiplexed High-Efficiency Cascaded Source of Dual-Rail Polarization-Entangled Photon Pairs using Spontaneous Parametric Down Conversion
在双轨光子基中编码的高保真纠缠量子比特对的确定性来源，即，在两个正交模式之一中存在单个光子是量子信息处理的许多应用（包括长距离上的高速率高保真度量子通信）的关键使能技术。这种光子纠缠的最流行和最成熟的来源，例如，利用自发参量下转换（SPDC）或自发四波混频（sFWM）的那些产生纠缠（所谓的连续变量）量子态，其包含来自位于双轨基跨度之外的高阶光子项的贡献，这对大多数应用是有害的。通常使用低泵浦功率来减轻这些高阶项的影响。然而，这降低了对的产生率，并且源变得固有地概率性。我们研究了一个级联源，它在两个SPDC源之间执行线性光学纠缠交换，以产生一个具有更高保真度（理想贝尔态）的光子纠缠态。此外，贝尔交换提供了一个预示性的触发器，我们展示了如何建立一个多路复用源，尽管合理的开关损耗和检测器损耗和噪声，产生一个保真度与成功概率权衡的高效率的高保真双轨光子纠缠源。然而，我们发现，有一个阈值的$1.5$ dB的损失每开关，超过这个阈值的复用损害保真度与成功概率的权衡。
2021-07-29 quant-ph
Two Polarization Entangled Sources from the Same Semiconductor Chip
在单片芯片上产生光子的非经典态，如偏振纠缠态，是实现量子计算和量子密钥分发等光量子信息处理的重要一步。在这里，我们展示了两个偏振纠缠光子源在一个单片半导体波导。第一个源是通过同时利用两个自发参量下转换（SPDC）过程，即0型和I型SPDC过程。该芯片还可以通过II型SPDC过程产生偏振纠缠光子，从而能够在同一设备中产生共偏振和交叉偏振纠缠光子。在这两种情况下，偏振纠缠直接在芯片上产生，而不使用任何片外补偿，干涉或带通滤波。这使得能够利用相同的泵浦源同时直接地、基于芯片地生成贝尔状态$(|H,H\rangle+|V,V\rangle)/\sqrt{2}$和$(|H,V\rangle+|V,H\rangle)/\sqrt{2}$。此外，基于化合物半导体，该芯片可以直接与自己的泵浦激光器集成。这项技术开创了一个独立的、集成的、电泵浦的、室温偏振纠缠光子源的时代。
2015-11-06 quant-ph
Narrowband photon pairs with independent frequency tuning for quantum light-matter interactions
我们描述了一个腔增强的自发参量下转换（CE-SPDC）源的窄带光子对与过滤器，使超过97%的相关光子是在一个单一的模式的4.3（4）MHz的带宽。II型相位匹配，可调双折射谐振器，MHz分辨率泵浦调谐，和可调法布里-珀罗滤波器被用来实现独立的信号和空闲调谐。我们映射CE-SPDC光谱使用差频产生精确定位的发射团簇，并演示CE-SPDC驱动的原子光谱。产生的光子对与中性铷有效地相互作用，中性铷是一种用于量子网络和量子模拟的成熟系统。这些技术很容易扩展到其他材料系统。
2019-10-31 physics.optics quant-ph
Two-Dimensional Far-Field Correlations of X-ray Photon Pairs
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）；University of Ottawa（渥太华大学）；PNSensor GmbH（PNSensor有限公司）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）；ESRF, The European Synchrotron（欧洲同步辐射装置）；Center for Nanoscale Materials, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室纳米材料中心）；University of Siegen（锡根大学）；Istituto di Cristallografia - Consiglio Nazionale delle Ricerche (IC−CNR)（意大利国家研究委员会晶体学研究所）；European XFEL（欧洲X射线自由电子激光装置）
研究通过能量分辨的二维光子计数探测器观测X射线光子对的远场相关性，验证了X射线SPDC的动量空间特性，为X射线成像和计量中的量子相关性应用提供新途径。
2026-03-17 quant-ph
Non-inertial motion dependent entangled Bell-state
研究通过非惯性运动操控纠缠光子贝尔态的相位，将SPDC源和Sagnac干涉仪置于旋转平台，验证了相位对角速度的线性依赖，并利用Bell-CHSH参数认证纠缠，实现了态间的幺正变换切换。
2024-01-10 quant-ph
Generation of narrow-band polarization-entangled photon pairs at a rubidium D1 line
利用腔增强自发参量下转换（SPDC）过程，在铷原子D1线（795 nm）上产生了窄带偏振纠缠光子对。通过多个温控标准具选择简并单模光子对。所产生的偏振纠缠光子对的线宽为15 MHz，与典型的原子存储带宽相匹配。测量的偏振纠缠光子的Bell参数S=2.73+-0.04，这违反了Bell-CHSH不等式约18个标准偏差。该纠缠光子对源可用于基于原子系综量子存储的量子通信和量子计算。
2016-07-14 quant-ph
Polarization Entanglement from Parametric Down-Conversion with a LED Pump
自发参量下转换（SPDC）是产生纠缠的可靠平台。然而，相干激光束是泵浦非线性晶体的必要先决条件。在这里，我们打破这个障碍，产生偏振纠缠光子对使用商业发光二极管（LED）源作为泵浦光。这种效应是违反直觉的，因为LED光源具有极低的空间相干性，其在下转换过程期间转移到双光子波函数。然而，II型相位匹配条件自然地过滤了LED光的特定频率和波长以专门参与SPDC，使得可以生成局部偏振贝尔态，而不管整个横向平面上的全局不相干性。在实验中，我们在违反贝尔不等式的标准框架下，对LED光诱导偏振纠缠度进行了表征。我们已经达到了Bell值$S=2.33\pm 0.097$，明显超过了经典的束缚$S=2$，从而见证了量子纠缠。我们的工作可以扩展到利用其他自然光源，如太阳光和生物光制备偏振纠缠，这为太空的无电量子通信带来了希望。
2022-11-08 physics.optics quant-ph
Counter-propagating Entangled Photon Pairs from a Monolayer
本研究理论建模并实验验证了单层GaSe薄膜全角空间的SPDC发射，首次在反向传播构型中实现了高保真Bell态偏振纠缠光子对，揭示了深亚波长非相位匹配机制特性，为可编程量子态生成提供了可扩展平台。
2025-08-09 physics.optics quant-ph
Broadband Fiber-based Entangled Photon Pair Source at Telecom O-band
在这封信中，我们报告了一个偏振纠缠光子对源的第二类自发参量下转换在电信O波段的周期性极化石英光纤（PPSF）。光子对源具有以1306.6 nm为中心的超过130 nm（~24 THz）的发射带宽。宽的发射光谱导致短的双光子相关时间，并且我们实验证明了Hong-Ou-Mandel干涉下降，半峰全宽为26.6 fs。由于PPSF的低双折射，从II型SPDC产生的双光子在整个发射带宽上是偏振纠缠的，测得的最大纠缠态的保真度大于95.4%。据我们所知，该双光子源在O波段提供了最宽带宽的纠缠双光子。
2021-02-25 quant-ph
Spontaneous Parametric Down-Conversion from Subwavelength Nonlinear Films
集成量子光子学的发展迫切需要小型化的纠缠光子源。由于亚波长光学超颖表面的发明及其在取代笨重的光学元件方面的成功，在这种设备上实现纠缠光子源的可能性被积极研究。在这里，作为量子光学超颖表面（QOM）发展的第一步，我们演示了光子对产生通过自发参量下转换（SPDC）从亚波长薄膜。我们实现了光子对的产生，具有高的符合-偶然的比例在锂的磷酸盐和磷化镓纳米薄膜。此外，我们已经通过光纤光谱学测量了SPDC频谱，获得了光谱带宽为500 nm的光子对，仅受整体检测效率的限制。此外，我们还观察到由于非线性薄膜内部的法布里-珀罗共振而引起的真空场增强。我们的实验为未来平板SPDC光源的发展奠定了基础，包括QOM。
2020-09-01 physics.optics quant-ph
Generating single longitudinal mode entangled photons in telecom band via a submillimeter monolithic cavity
一个高质量、紧凑、窄带宽的纠缠光子源（EPS）是实现许多量子通信协议所必需的。通常，包含非线性晶体的自由空间腔被用来通过自发参量下转换（SPDC）产生窄带EPS。一个主要的缺点是，这占据了很大的空间，并需要复杂的光学和电气控制系统。在这里，我们提出了一个简单而紧凑的方法来产生一个单纵模的时间-能量EPS通过第二类SPDC在亚毫米法布里-珀罗腔。通过测量符合与偶然符合比、双光子时间交叉关联函数和双光子干涉条纹来表征EPS的质量。所有的测量结果清楚地表明，开发的源是高品质的，与使用其他配置生成的EPS相比。我们相信这个源在量子通信领域的应用是非常有前途的。
2019-06-12 physics.optics quant-ph
Experimental high-dimensional two-photon entanglement and violations of generalised Bell inequalities
量子纠缠在许多量子信息和通信任务中起着至关重要的作用。高维系统的纠缠态由于其提供的扩展的可能性而引起极大的兴趣。例如，它们允许实现新型的量子信息方案，与纠缠的二维系统相比，这种方案可以提供更高的信息密度编码和更大的错误恢复能力。当使用更高维的纠缠系统时，封闭贝尔测试实验中的检测漏洞也更具有实验可行性。我们测量了两个光子之间以前未经测试的相关性，以实验证明高维纠缠态。我们得到违反贝尔型不等式推广到d-维系统与d = 12。此外，违反足够强，表明真正的11维纠缠。我们的实验使用纠缠在轨道角动量（OAM），通过自发参量下转换（SPDC）产生的光子，并使用计算机控制的全息图操纵。
2011-12-19 physics.optics quant-ph
Ultrafast Processing of Hyper-Entangled Bell States at the Optical Bandwidth Limit
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
利用双偏振SU1,1非线性干涉仪物理探测超纠缠双光子，实现每秒5×10^11通量的偏振贝尔态产生与测量，速度提升超5个数量级。
2026-09-29 physics.optics quant-ph
Measurement of entropy and quantum coherence properties of two type-I entangled photonic qubits
利用BBO非线性晶体（NLC）中的I类SPDC过程，在HV（DA）基组中制备了一个接近最大纠缠Bell态的高可见度（高亮度）$ 98.50 \pm 1.33 ~ \% $（$ 87.71 \pm 4.45 ~ \% $）偏振纠缠态.我们计算了CHSH版本的Bell不等式，作为一个非定域实在论检验，并发现了一个强违反经典物理或任何隐变量理论（HVT），$ S= 2.71 \pm 0.10 $。通过测量SPDC过程中的符合计数（CC）率，获得了$ (25.5\pm 3.4) \% $周围单光子探测器（SPD）的量子效率，与其制造公司的结果基本一致。正如预期的那样，我们验证了CC速率与输入连续激光器的泵浦功率的线性关系，这可能有助于找到有效的二阶磁化率晶体。利用量子比特的测量理论，包括由16个偏振测量的线性集对量子态的层析重建，以及基于数值优化的最大似然技术（MLT），计算了物理非负定密度矩阵，这意味着所制备的量子态具有不可分性和纠缠性。通过引入极大似然密度算符，我们精确地计算了纠缠度量，如并发度、形成纠缠度、纠缠度、对数负性，以及不同的纠缠熵，如线性熵、冯诺伊曼熵和Renyi 2-熵.最后，这种高亮度、低速率的纠缠光子源可用于实验室的短程量子测量。
2021-06-20 quant-ph
Ultrabright fiber-coupled ploarization-entangled photon source with spectral brightness surpassing 2.0 MHz/mW/nm
本文提出一种超亮偏振纠缠光子源，通过优化单模光纤耦合与共线高斯模型，利用30-mm ppKTP晶体实现2.0 MHz/mW/nm的光谱亮度，保真度达97.8%，为卫星通信等高损耗长距离光链路提供实用方案。
2024-09-23 quant-ph
Bell-like States in Classical Optics: A Process-Theoretic and Sheaf-Theoretic (Categorical) Clarification
Tagore Centre for Natural Sciences and Philosophy（泰戈尔自然科学与哲学中心）
本文通过过程论和她af理论澄清经典光学中贝尔态的非分离性和上下文性，提出了一种自包含的范畴化方法，展示了如何在现实条件下测试贝尔-CHSH相关性和上下文性见证。
2026-02-16 quant-ph
Two-photon Interference of Biphotons Emitted by Overlapping Resonances in Metasurfaces
本文开发了基于[110]取向GaAs的量子光学超表面，显著增强自发参量下转换效率，并首次观察到光谱域双光子干涉，为纠缠光子生成和光子量子技术提供多功能平台。
2025-01-21 physics.optics quant-ph
Air-stable bright entangled photon-pair source from graphene-encapsulated van der Waals ferroelectric NbOI2
Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Institute of Materials Research and Engineering (IMRE)（材料研究与工程学院）；School of Engineering, College of Engineering, Computing and Cybernetics, the Australian National University（澳大利亚国立大学工程、计算与网络科学学院）；Centre for Quantum Technologies (CQT), National University of Singapore (NUS)（新加坡国立大学量子技术中心）
基于石墨烯封装的铁电体NbOI2，实现空气稳定且亮度高的SPDC源，生成高保真度偏振纠缠光子对，为芯片量子光子学提供新路径。
2026-03-04 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Noncollinear parametric fluorescence by chirped quasi-phase matching for monocycle temporal entanglement
由自发参量下转换（SPDC）产生的两个光子的量子纠缠可以用来探测光周期内的量子光学现象。Harris [Phys. Rev. Lett. 98，063602（2007）]建议使用由准相位匹配（QPM）器件产生的超宽参量荧光，该准相位匹配（QPM）器件的极化周期是啁啾的。在Harris的原始方案中，假设光子是共线产生的，然后通过频率滤波在空间上分离。在这里，我们也建议使用非共线生成的SPDC。在数值计算中，对于532 nm泵浦激光器，要实现1.2周期的时间相关，当非共线条件下，只有10%的啁啾器件就足够了，而在共线条件下，需要很大的啁啾（50%）器件。我们还利用超导纳米线单光子探测器和光电倍增管作为光子探测器，从10%啁啾的MgCl 2晶体中获得了倍频程（790-1610 nm）的非共线参量荧光。观察到的SPDC带宽为194 THz，这是迄今为止啁啾QPM器件实现的最大宽度。从这个实验结果来看，我们的数值分析预测，通过适当的相位补偿，双光子可以被压缩到1.2个周期。
2012-10-23 physics.optics quant-ph
A high-brightness source of polarization-entangled photons optimized for applications in free space
利用405 nm激光二极管抽运周期极化磷酸钛氧钾晶体（PPKTP）中的自发参量下转换（SPDC），提出了一种简单而高效的偏振纠缠光子源.利用一个最高的可用非线性系数在非简并，共线0型相位匹配配置，我们产生的偏振纠缠通过交叉晶体方案和检测0.64万光子对事件/s/mW，同时保持重叠保真度与理想的贝尔态0.98在0.025 mW的泵浦功率。
2012-04-24 quant-ph
Bright entangled photon source without stringent crystal temperature and laser frequency stabilization
纠缠光子源（EPS）是各种量子通信协议的主要组成部分，通常利用$χ^{2}$非线性体光学材料中的自发参量下转换（SPDC）来实现。虽然高非线性和长的相互作用长度已经确立了用于EPS的周期性极化晶体的优越性，但是这种晶体的相位匹配条件对晶体温度和激光波长的波动非常敏感。因此，在实验室之外部署这种辐射源，例如卫星应用，需要严格的质量和功率预算，从而增加了任务的复杂性和成本。我们报道了一种明亮、稳定的纠缠光子源，对晶体温度和激光波长稳定性的要求较低。利用周期性极化的KTP晶体内的偏振Sagnac干涉仪产生简并，0型相位匹配的纠缠光子对在810 nm的环形环，我们已经转换成一个“完美”的环的帮助下，两个常见的光学元件，轴棱锥和透镜的SPDC环。尽管由于晶体温度超过$7^{o}$ C和激光波长超过300 GHz的变化，SPDC环的尺寸从高斯变化到不同直径的环形，但我们观察到“完美”环的尺寸是恒定的。新的EPS具有使用单模光纤收集的高达22.58 $\pm$ 0.15 kHz/mW的光谱亮度，其中贝尔参数S = 2.64 $\pm$ 0.05，量子态保真度为0.95 $\pm$ 0.02，需要$\pm$ $0.8^{o}$ C的晶体温度稳定性，与先前的EPS相比几乎是5倍的弛豫。通用方案可用于所有晶体中的非共线SPDC光子，以在任何波长和时间尺度下开发EPS，用于资源受限的应用。
2022-07-13 physics.optics quant-ph
Geometric phase-assisted simple phase compensation enabling quantum key distribution using phase-shifted Bell states
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）
本文提出一种简单且灵活的相补偿方案，通过消除贝尔态中的任意相对相位来提升量子密钥分发的安全性，实验显示其能有效恢复纠缠质量并降低量子比特误码率。
2026-04-14 physics.optics quant-ph
Integrated, bright, broadband parametric down-conversion source for quantum metrology and spectroscopy
本研究提出一种利用群速度匹配铌酸锂波导的集成双色SPDC源，在低功率CW激光泵浦下实现高亮度与宽带宽，产生强时频纠缠光子对，克服了传统高功率激光驱动块状晶体SPDC源的波长范围限制和确定性分束难题。
2024-02-27 physics.optics quant-ph
Comparing different approaches for generating random numbers device-independently using a photon pair source
使用基于自发参量下转换（SPDC）的光子对源来产生与设备无关的随机数的最有效方法是什么？我们考虑这个问题，通过比较两个实现的检测漏洞免费贝尔测试。特别是，我们详细研究的情况下，预示单光子源（HSPS）是用来预示路径纠缠态，即纠缠两个空间模式之间共享一个单光子和非局域性揭示使用光子计数之前的小位移操作。我们首先从理论上描述这种测量。然后，我们展示了如何优化贝尔-CHSH违反通过非微扰计算，考虑到主要的实验缺陷。最后，我们限制了可以提取的随机性的量，并将其与使用例如在偏振中纠缠的光子对并通过光子计数进行分析的传统方案获得的随机性进行比较。虽然前者需要更高的整体检测效率，但它在每次实验运行的熵和随机比特生成速率方面都要有效得多。
2015-02-16 quant-ph
Dispersion spreading of polarization-entangled states of light and two-photon interference
研究了偏振纠缠双光子光场在共线频率简并自发参量下转换过程中二阶强度关联函数的干涉结构。由于双光子光通过具有群速度色散（GVD）的光纤传播时双光子振幅的扩展，该结构是可视化的。由于色散的存在，在非线性晶体的输出端不需要任何双折射补偿就可以获得偏振纠缠的Bell态;相反，需要适当地选择强度关联函数的时间。在非线性晶体的输出处插入双折射材料（减小相反偏振的双光子之间的初始o-e延迟或增加该延迟）导致关联函数的更复杂的干涉结构。
2006-07-20 quant-ph
A Flexible Source of Non-Degenerate Entangled Photons Based on a Two-Crystal Sagnac Interferometer
纠缠光子对的源是量子理论的基础测试和诸如量子密钥分发和量子计算的实际应用中的关键组成部分。在这项工作中，我们描述和表征的源的偏振纠缠光子对的基础上两个自发参量下转换（SPDC）晶体在Sagnac干涉仪。我们的源是紧凑的，并以非常灵活的方式产生高质量的纠缠态。光子对的波长，大约810和1550 nm，纠缠态的正交分量之间的相位，以及状态的缠结都是独立可调的。除了提出基本的表征数据，我们提出了实验违反CHSH和Leggett不等式，以及一个实例的“美丽的”贝尔不等式，这是以前没有经过实验测试。
2013-05-05 quant-ph
Demonstration of a Monolithic and Fully Telecom-Fiber-Compatible Tunable Source of Polarization Entangled Photon Pairs Based on a van der Waals Material
Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Fraunhofer-Institute for Applied Optics and Precision Engineering IOF（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所IOF）；Max Planck School of Photonics（马克斯·普朗克光子学院）
利用3R-MoS₂薄膜的对称性，通过泵浦偏振调控产生两种贝尔态和共偏振光子对，实现光纤集成可调谐纠缠源，CAR达8.3×10³。
2026-06-23 quant-ph
Entangling Independent Photons by Time Measurement
由两个或多个子系统组成的量子系统可以处于纠缠态，即全局系统的属性被很好地定义，但每个子系统的属性没有定义的状态。纠缠是量子物理学的核心，无论是其概念基础还是在信息处理和量子通信中的应用。值得注意的是，纠缠可以“交换”：如果准备两个独立的纠缠对A1-A2和B1-B2，对A1和B1的联合测量（称为“贝尔状态测量”，BSM）具有将A2和B2投射到纠缠态的效果，尽管这两个粒子从未相互作用或共享任何共同的过去[1，2]。使用自发参量下转换（SPDC）产生的孪生光子的实验已经证明了纠缠交换[3-6]，但在这里我们提出了使用连续波（CW）源的第一个实现，正如最初提出的那样[2]。挑战是在BSM中实现光子的足够尖锐的同步。使用窄带滤波器，经历BSM的光子的相干时间显著增加，超过了探测器的时间分辨率。因此，脉冲源可以被CW源取代，CW源不需要任何同步[6，7]，允许第一次使用完全自主的源。我们的实验利用了光子探测器的时间精度、SPDC与非线性晶体中的波导产生光子对的效率[8]以及窄带滤波器的稳定性方面的最新进展。这种方法与纠缠的形式无关;我们采用了电信波长的时间仓纠缠光子[9]。由于cm长的相干长度，我们的设置对光纤中的热或机械波动具有鲁棒性。
2007-04-05 quant-ph
Quantum sensing through bosonic-fermionic Bell-state transitions in two-photon interference
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology-Gandhinagar（印度理工学院加尔纳纳加尔分校）
提出一种基于双光子干涉中对称与反对称贝尔态连续跃迁的量子传感方案，通过几何相位调控交换对称性，实现与光子带宽无关的相位调制，并用于高分辨率热色散双折射测量。
2026-06-15 quant-ph
A source of polarization-entangled photon pairs interfacing quantum memories with telecom photons
我们提出了一个偏振纠缠光子对的源，适用于使用量子存储器实现长距离量子通信协议。通过相干泵浦嵌入在偏振干涉仪臂中的两个周期极化非线性波导，产生波长为883 nm和1338 nm的光子对。随后的光谱滤波将光子的带宽降低到240 MHz。带宽与基于Nd：YSO晶体的量子存储器匹配良好，此外，883 nm光子的中心频率被主动稳定。一个理论模型，包括过滤的效果，并准确地拟合所产生的光子的测量关联函数。该模型还可以用作正确评估源的属性的方法。在Bell型实验中的可见度V = 96.1（9）%和违反贝尔不等式揭示了纠缠的质量。
2014-05-26 quant-ph
Broadband-laser-diode pumped PPKTP-Sagnac polarization-entangled photon source
我们实验证明了一个偏振纠缠光子源在810 nm使用II型相位匹配PPKTP晶体泵浦的低成本，宽带激光二极管的中心波长为405 nm和一个典型的带宽为0.53 nm。PPKTP晶体被放置在一个萨尼亚克环，以实现紧凑的尺寸和高稳定性。下变频的双光子，信号和闲频，具有5.57 nm和7.32 nm的典型带宽。我们准备了两个贝尔州|Psi+>和|Psi->，结晶度为0.948 ± 0.004和0.963 ± 0.002。在偏振相关测量中，信噪比均大于96.2%，在贝尔不等式检验中，S值可达2.78 ± 0.01。据我们所知，该实验是第一个将多模泵浦激光器与Sagnac环配置相结合的实验。这种高质量、低成本的纠缠光子源在量子信息处理中可能有许多实际应用。
2021-10-08 quant-ph
High-performance quantum entanglement generation via cascaded second-order nonlinear processes
在本文中，我们演示了高性能的纠缠光子对的不同自由度的产生从一个单一的光纤尾纤周期性极化铌酸锂$_3$（PPLN）波导。我们利用级联的二阶非线性光学过程，即二次谐波产生（SHG）和自发参量下转换（SPDC），产生光子对。以前，光子对的性能受到来自光纤尾纤的拉曼噪声光子的污染。在这里，通过将PPLN波导与噪声抑制滤波器集成，我们获得了高于52，600的符合与偶然比（CAR），光子对的产生和检测率分别为52.3 kHz和3.5 kHz。能量-时间纠缠、频率-仓纠缠和时间-仓纠缠分别由相干叠加的关联双光子态在这些自由度上实现。能量-时间纠缠双光子态的贝尔不等式的最大值S=2.708 $\pm$ 0.024，双光子干涉可见度为95.74 $\pm$ 0.86%.频率仓纠缠双光子态的保真度为97.56 $\pm$ 1.79%，空间量子拍频可见度为96.85 $\pm$ 2.46%。时间仓纠缠双光子态的贝尔不等式的最大值S=2.595 $\pm$ 0.037，量子层析保真度为89.07 $\pm$ 4.35%.我们的结果为量子光子学中的量子光源提供了一个潜在的候选者。
2021-02-14 quant-ph
Experimental storage of photonic polarization entanglement in a broadband loop-based quantum memory
本研究实验验证了一种基于环路的宽带量子存储器，成功存储偏振纠缠光子对中的一个光子，并通过贝尔不等式测试确认其维持纠缠的能力，实现了基本的纠缠分发协议。
2023-09-27 quant-ph
Ultrabright Sagnac-type source of non-degenerate polarization-entangled photon pairs using only off-the-shelf optical components
我们研制了一种Sagnac型的超亮、非简并、偏振纠缠光子对源，该源同时具有高度稳定性和紧凑性。我们使用$20~\text{mm}$长PPLN体晶体，在连续泵浦$532~\text{nm}$波长时，通过0型自发参量下转换（SPDC）过程产生$785~\text{nm}$信号和$1651~\text{nm}$闲频波长的偏振纠缠光子对。在设置中使用的所有光学组件都是现成的组件，容易在商业上获得;因此，不需要定制设计或昂贵的多波长偏振光学器件。同时，由于我们的Sagnac型设计的几何形状，无需任何额外的主动稳定即可实现长期相位稳定。我们还报道了文献中最高亮度的非简并偏振纠缠光子对。即使在很低的$0.034~\text{mW}$泵浦功率下，我们也检测到$(6.96\pm 0.03)\times10^{4}$纠缠对/秒/mW的符合率（在三个偏振基测量上取平均值：H/V，D/A和R/L基）。对于$0.4~\text{nm}$的信号线宽度，源的亮度被计算为$(6.17\pm 0.04)\times10^{6}$纠缠对/秒/mW。从原始符合计数（没有任何背景符合校正），纠缠态的保真度测量为$(96.72\pm 0.01)\%$与$(94.68\pm 0.20)\%$的并发。Bell-CHSH不等式违反报告为$S=2.71\pm 0.06$。
2022-12-05 quant-ph
Postselection-Free Cavity-Enhanced Narrow-Band Orbital Angular Momentum Entangled Photon Source
本文提出在精密控制的腔中利用OAM守恒SPDC过程，首次实现无后选择的腔增强窄带OAM纠缠光子源，并进一步获得高保真偏振纠缠和OAM-偏振超纠缠，为基于量子存储的远距离量子通信提供高效光源。
2025-02-08 physics.optics quant-ph
Subnatural-Linewidth Polarization-Entangled Photon Pairs with Controllable Temporal Length
我们提出了一个有效的实验方案，从自发四波混频（SFWM）在激光冷却的$^{85}$ Rb原子系综，与带宽（低至0.8 MHz）远窄于铷原子的自然线宽。通过稳定马赫-曾德尔干涉仪配置中两个SFWM路径之间的相对相位，我们能够产生所有四个贝尔态。这些具有偏振纠缠的亚自然线宽光子对是光子-原子量子网络中通过光-物质有效相互作用连接远程原子量子节点的理想量子信息载体。
2014-07-15 quant-ph
Spectral Polarization and Spectral Phase Control of Time and Energy Entangled Photons
我们展示了一个方案，以光谱操纵的时间和能量纠缠光子的共线，连续流产生光束，带宽有限的偏振纠缠光子与近简并波长的融合。利用超短脉冲整形器来控制光子对的光谱相位和偏振，我们定制了Hong-Ou-Mandel干涉图案的形状，展示了这种干涉图案对光子光谱相位的依赖性的规则。然后，我们使用脉冲整形器来产生所有四个偏振贝尔态。该方案产生的单重态形成了一个非常健壮的无消相干子空间，非常适合于长距离光纤量子通信。
2007-04-05 quant-ph
Phase-stable source of polarization-entangled photons in a linear double-pass configuration
我们展示了一个紧凑的，强大的，高效的偏振纠缠光子源，基于线性双向下转换在一个新的“折叠三明治”配置。用405 nm激光二极管双向泵浦KTiOPO $_4$（ppKTP）晶体，在非简并波长784 nm（信号）和839 nm（闲频）处产生纠缠光子对，在泵浦功率为10.4 $μ$ W时获得了11.8 kcps的探测速率（110万对/ mW），同时保持非常高的双光子纠缠质量，贝尔态保真度为$99.3\pm0.3$ %。
2013-05-07 quant-ph
Simulation-guided design of an integrated photonic cavity for frequency-multiplexed Spontaneous Parametric Down Conversion
Brigham Young University（杨百翰大学）；University of Oregon（俄勒冈大学）；Harvard University（哈佛大学）
本文提出了一种基于模拟的集成光子 racetrack 谐振腔设计，实现了窄带宽、高配对生成效率的频率复用纠缠光子对源，通过分析经典谐振腔参数与量子联合频谱幅度和配对生成率之间的关系，扩展了 Raymer 的色散介质量子化形式化方法，为集成光子源的量子性能预测提供了理论支持。
2026-05-18 physics.optics quant-ph
Long-lived Bell states in an array of optical clock qubits
在光学时钟跃迁上产生长寿命纠缠是开启量子精密测量前景的关键要求。中性原子阵列构成了一个能够访问这种物理的量子平台，其中基于里德伯的相互作用可以在单独控制和解析的原子之间产生纠缠。为此，我们利用光镊提供的可编程状态准备以及3d光晶格的有效强限制来准备锶原子对在其运动基态的系综。我们通过绝热Rydberg敷料在光学时钟跃迁上设计全局单量子比特门和双量子比特纠缠门，从而能够以$\mathcal{F}= 92.8(2.0)$ %的保真度生成Bell态$|ψ\rangle = \frac{1}{\sqrt{2}}\left(|gg\rangle + i|ee\rangle \right)$。对于量子精密测量的使用，这是进一步的关键，由此产生的纠缠是长寿的，我们发现，通过奇偶关联和纠缠和未纠缠的合奏之间的同时比较的相干性的贝尔状态的寿命为$τ_{bc} = 4.2(6)$ s。这样的贝尔状态对于增强可调谐性和带宽是有用的。利用光镊将数百个原子进一步重新排列成任意结构，将使多量子比特门和团簇态的产生成为可能，并将探索具有纠缠或有限范围相互作用隧穿子的横场伊辛模型和哈伯德模型。
2021-11-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Experimental generation of asymmetric keys from the parity structure of a two-photon six-qubit entangled state
Indian Institute of Science（印度科学学院）
该研究提出并实验实现了一种基于双光子六量子比特纠缠态奇偶结构的非对称密钥生成方案，为传统公钥密码系统提供了物理替代方案，密钥具有内在随机性且安全性基于量子特性。
2026-10-09 quant-ph
Actively switchable non-degenerate polarization entangled photon pair distribution in a dense wave-division multiplexing
我们在一个商用的8信道密集波分复用器（DWDM）中实现了非简并偏振纠缠光子对分布。这项工作的一个有前途的点是，纠缠光子对是通过自发参量下转换在一个单一的II型周期性极化KTiOPO 4晶体中，没有通常的后选择。另一个很有前途的优点是我们可以主动控制并随意切换DWDM中不同通道对之间光子对的分布。由于源的发射带宽有限，不同通道对之间没有串扰。在每个通道对中的Bell型干涉测量中大于90%的高原始可见性和2.63+/-0.08的CHSH不等式S参数证明了我们的源的高纠缠。我们的工作对构建量子通信网络有一定的帮助。
2013-01-22 quant-ph
Narrowband telecom band polarization-entangled photon source by superposed monolithic cavities
本文在光束移位器干涉仪中叠加两个单片非线性晶体腔的单纵模光子对，实现带宽低于500 MHz、符合偶然符合比达20000的稳定通信波段偏振纠缠源。
2024-02-29 quant-ph
