Nonlocal compensation of pure phase objects with entangled photons
提出并论证了一种基于双光子偏振态和动量纠缠态的纯相位物体相干非局域补偿方案。在其中一个光束上插入单个相位物体会降低状态的纯度和共享纠缠的量，而原始纠缠可以通过在另一个光束上添加合适的相位物体来恢复。在我们的装置中，偏振和动量纠缠态是通过自发参量下转换产生的，然后使用可编程空间光调制器进行纯化，该调制器也可以用于对光束施加任意空间相关的相位函数。作为一种可能的应用，我们提出并证明了一个基于非局域相位补偿的量子密钥分发协议。
2011-06-15 quant-ph
A simple scheme for expanding photonic cluster states for quantum information
我们展示了如何编码在单个光子的偏振纠缠集群状态可以直接扩展确定性纠缠额外的量子比特编码的路径自由度的组成光子。这可以使用偏振路径控制相位门来实现。我们用Sagnac干涉仪将路径量子比特和偏振量子比特纠缠在一个光子上，实验证明了这种方法的实用和稳定的实现。我们展示了对路径量子位的相位的精确控制以改变测量基础，并实验展示了使用2光子，3量子位簇状态的基于测量的量子计算的特性。
2010-03-22 quant-ph
A quantum router for high-dimensional entanglement
除了是现代量子技术的主力之外，纠缠在量子力学的基础测试中起着关键作用。光子在多个能级或维度上的纠缠探索了纠缠态可以有多大的极限，同时也大大扩展了它在量子信息中的应用。在这里，我们展示了如何在它们的轨道角动量纠缠的两个光子的高维量子态可以分裂成两个纠缠态具有较小的维数结构。我们的工作表明，纠缠是一种量子特性，可以细分为空间分离的部分。此外，我们的技术在量子和经典通信系统中具有巨大的潜在应用。
2016-05-19 quant-ph
Fast forward of adiabatic spin dynamics of entangled states
提出了一种量子纠缠态绝热自旋动力学的快速推进方案。我们解决了准绝热动力学的正则化项添加到原来的哈密顿量，然后加速它与使用一个大的时间标度因子。假设实验可实现的候选哈密顿量由交换相互作用和磁场组成，我们求解了正则化项。这些项乘以速度函数，就产生了依赖于状态的反非绝热项。该方案既不需要知道系统的全谱性质，也不需要求解初边值问题。我们的快进哈密顿量产生了各种状态相关的反绝热项的每一个绝热状态，其中可以包括状态无关的。我们强调这一事实，通过使用最小（双自旋）模型的一个简单的横向伊辛模型，量子退火和纠缠的产生。
2018-05-24 quant-ph
Protection of noisy multipartite entangled states of superconducting qubits via universally robust dynamical decoupling schemes
本研究在IBM量子云平台上验证了URDD序列能有效保护超导量子比特的噪声多体纠缠态，并通过相位随机化技术显著提升其性能。
2021-12-20 quant-ph
Entangled photon added coherent states
利用纠缠度研究了$m,n$光子加相干态（PACS）$|ψ\rangle \propto u |α,m\rangle |β,n \rangle+ v |β,n\rangle |α,m\rangle$的任意叠加态的纠缠度，得到了最大纠缠的一般条件.我们证明了光子叠加过程可以看作是相干态叠加的纠缠增强子操作。特别是对于已知的二分正SCS：$|ψ\rangle \propto |α\rangle_a |-α\rangle_b + |-α\rangle_a |α\rangle_b $的纠缠趋于零的$α\to 0$，可以是最大的，如果至少有一个光子被添加到一个子系统。一个完整的家庭最大纠缠PACS。我们还分析了简单去极化通道引起的纠缠PACS中的退相干效应。我们发现，对去偏振的鲁棒性增加了光子的叠加相干态。我们得到了零纠缠的临界退极化$p_{\text{crit}}$与$m,n, α$和$β$的关系。
2016-04-21 quant-ph
Single-step multipartite entangled states generation from coupled circuit cavities
Green-Horne-Zeilinger态是一种典型的多体纠缠态，在量子信息处理中起着重要的作用。对于多体纠缠态的产生，单步方法更可取，因为所需的时间不会随着量子比特数的增加而增加。然而，这种情况有一个严格的要求，即所有的两个量子比特的相互作用强度应该是相同的，否则生成的状态将是低质量的。在这里，我们提出了一个方案，用于产生超导量子比特的多体纠缠态，从一个耦合电路腔的情况下，我们严格实现的要求，通过添加一个额外的z方向的交流经典场为每个量子比特，导致单个量子比特腔耦合强度可调在一个很大的范围内，从而可以调整到相同的值。同时，为了得到我们想要的多量子比特相互作用，我们还引入了x方向的交流经典场。通过选择适当的参数，我们数值计算表明，可以产生高保真度的多量子比特GHZ态。此外，我们还表明，耦合腔的情况下是优于一个单一的腔的情况。因此，我们的建议代表了一个有前途的替代多体纠缠态的产生。
2019-03-27 quant-ph
Full spatial characterization of entangled structured photons
本文利用时间标记事件相机，仅通过16次测量即完成双粒子纠缠矢量光束约260万个模式的同步表征，实现了结构光高维纠缠表征的重要突破。
2023-04-27 quant-ph
Spatial properties of entangled photon pairs generated in nonlinear layered structures
将相互作用矢量场展开为单色平面波，建立了非线性层状结构中自发参量下转换的空间量子模型。取决于信号和空闲场的频率和传播方向的双光子光谱振幅被用来导出发射场的横向分布以及它们的空间相关性。强度空间分布及其空间相关性主要取决于这些光子带结构中形成的透射峰的位置。提出了一种考虑非线性过程效率的结构几何优化方法。作为典型的例子，分析了几种由GAN/AlN层组成的结构。它们允许产生在几个发射方向上相关的光子对。光子对产生率的增加优于层数的二次幂。还可以获得显示出反聚束和反聚结的有效地产生光子对的结构。揭示了光子带隙结构中关联区分裂的三个原因：光子在结构中的锯齿形运动、空间对称性和偏振相关特性。在这些结构中也可以观察到光谱分裂。
2011-11-07 quant-ph
Observation of Genuine High-dimensional Multi-partite Non-locality in Entangled Photon States
本文通过路径自由度编码与偏振控制，实验制备了三能级三粒子和四粒子GHZ态，证明高维多粒子量子系统在违反局域隐变量理论方面可超越传统量子比特，为更复杂的量子计算与通信协议奠定基础。
2025-05-15 quant-ph
Quantum Metrology via Repeated Quantum Nondemolition Measurements in "Photon Box"
在量子精密测量方案中，通常需要制备$N$纠缠粒子的$m$副本，例如纠缠光子态，然后在破坏性过程中检测它们以估计未知参数。在这里，我们提出了一种新的实验方案，通过使用重复的间接量子非破坏测量的设置称为“光子箱”来估计这个参数。这种基于相互作用的方案能够实现相位灵敏度缩放为具有$N$光子的Fock态的$1/N$。此外，我们只需要准备一个初始的$N$光子态，它可以重复用于$m$测量试验。实验结果表明，这种新的方案在比Fock态的阻尼时间更长的时间内保持了量子优势，并且比通常的奇异纠缠态方案具有更强的鲁棒性.为了克服真实参数估计中的$2π/N$周期性误差，我们可以通过添加实时反馈干涉布局来采用级联策略。
2015-04-12 quant-ph
One-particle and two-particle visibilities in bipartite entangled Gaussian states
离散系统中单粒子和双粒子可见性之间的互补性可以扩展到二体量子纠缠高斯态。两粒子可见性的含义最初由Jaeger，Horne，Shimony和Vaidman使用间接方法定义，该方法首先通过添加和减去具有不同纠缠度的其他分布来校正两粒子概率分布，然而，值得进一步分析。此外，单粒子可见性和双粒子可见性之间互补性的起源有些难以捉摸，并且不完全清楚将特定的双粒子量子可观测量与双粒子可见性联系起来的最佳方法是什么。在这里，我们开发了一个直接的方法来量化的两粒子的可见性的基础上测量的一对两粒子的可观测量，是兼容的测量对单粒子可观测量。对于每一个两粒子观测量，计算相应的可见度，然后将后一对可见度的绝对差视为两粒子可见度的重新定义。我们的方法揭示了一个数学对称性，因为它对待两对单粒子或双粒子的可观测量在平等的基础上正式确定所有四个可观测的分布旋转的边缘分布的原始双粒子概率分布。在无限高斯精度的极限下，当纠缠高斯态接近理想EPR态时，用直接方法得到的单粒子可见性和双粒子可见性之间的互补关系是精确的.所提出的结果表明，旋转的边缘分布的理论效用，阐明了两粒子的可见性的性质，并提供了工具，采用连续变量的量子应用的发展。
2021-06-14 quant-ph
Optimal local expansion of W states using linear optics and Fock states
我们导出了在无源线性光学电路中，通过只访问初始W态的一个光子，并在Fock态中添加n个光子，将N光子W态扩展到（N + n）光子W态的最大成功概率.我们表明，最大的成功概率是通过偏振相关分束器和n-1偏振无关分束器实现的。
2011-06-09 quant-ph
Generation of Large Photon-Number Cat States using Linear Optics and Quantum Memory
提出了一种产生光场路径纠缠态的递归方法。这些状态可以在量子光刻和高精度干涉测量中找到应用。所需的资源是单光子源、线性光学元件和光电探测器。与先前已知的方案相比，添加量子存储器大大提高了产率。
2002-10-09 quant-ph
Entanglement distillation from Gaussian input states by coherent photon addition
非高斯操作可以增加高斯纠缠态之间的纠缠。设计了一种新的相干光子叠加方案，将自发参量下转换过程产生的一个光子相干叠加到非简并光参量放大器产生的高斯正交纠缠光脉冲中。这种操作作为一种纠缠蒸馏可以增加输入双模高斯态的纠缠度，为我们提供了一种新的非高斯操作方法。该方案还可以帮助我们研究双模高斯态从相干光加到普通光加的退相干。
2011-05-17 physics.optics quant-ph
Photon entanglement entropy as a probe of many-body correlations and fluctuations
最近的理论和实验已经探索了使用纠缠光子作为物质系统的光谱探针。本文给出了纠缠双光子态在光腔中散射的熵产生的理论描述。我们使用微扰理论，通过扩展双光子散射矩阵的单光子项，其中我们通过一个复杂的耦合常数，$ξ$引入光子-光子相互作用。我们表明，冯诺伊曼熵提供了一个简洁的措施，这种相互作用。然后，我们开发了一个微观模型，并表明，在快速波动的限制，纠缠熵消失，而在限制的耦合是均匀加宽，纠缠熵依赖于波动的大小，并达到最大值。
2018-05-18 physics.optics quant-ph
Design of an Electrically Tunable Microtoroid for Frequency Selection of Polarization-Entangled Photons
Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院）；Department of Biomedical Engineering, The University of Arizona（亚利桑那大学生物医学工程系）
提出电调谐二氧化硅微环计算设计，在产生偏振纠缠光子对后选所需频率通道，核心方法是加锂铌酸调谐元件，贡献是保持光子强纠缠，还能产生多通道偏振 - 频率超纠缠态。
2026-07-07 physics.optics quant-ph
Symmetries and boundary theories for chiral Projected Entangled Pair States
本文研究了二维格手征高斯费米子态的拓扑性质，它具有最简单的投影纠缠对态（PEPS）描述。它们是两种不同哈密顿量的基态。第一个是$\mathcal H_\mathrm{ff}$，它是本地的、无挫折的、无缝的。它可以被解释为描述不同拓扑相位之间的量子相变。第二个，$\mathcal H_\mathrm{fb}$是有间隙的，并且具有跳跃项，其随着距离$r$缩放为$1/r^3$。的差距是强大的局部扰动，这使我们能够定义一个陈数的PEPS。对于（非手性）拓扑PEPS，非平凡的拓扑性质可以追溯到用于建立状态的虚模中存在对称性。基于这种对称性，我们构造了作用于虚模的弦状算子，这些虚模可以在不改变状态的情况下连续变形。在环面上，这种对称性意味着局域母哈密顿量的基态空间是二重简并的。通过在圆环周围加上一个弦，人们可以把一个基态变成另一个。我们使用PEPS的特殊性质来建立边界理论，并显示对称性如何导致手征模的出现，以及对零Rényi熵的面积定律的普遍修正。
2014-08-25 cond-mat.str-el quant-ph
Global Time Distribution via Satellite-Based Sources of Entangled Photons
我们提出了一个基于卫星的方案，利用量子资源在全球各地的地面站之间进行时钟同步。我们称之为量子时钟同步（QCS）网络。通过详细的数值模拟，我们评估的可行性和能力，该计划的近期实施。我们考虑一个小型的纳米卫星星座，只配备了适度的资源。这些包括诸如自发参量下转换（SPDC）源、雪崩光电探测器（APD）之类的量子器件，以及诸如芯片级原子钟（CSAC）之类的中等稳定的板上时钟。在我们的模拟中，描述硬件的各种性能参数已经被选择，使得它们要么已经商业化，要么只需要适度的进步。我们的结论是，这样一个计划建立一个全球网络的地面时钟同步到亚纳秒级（高达几皮秒）的精度，将是可行的。这样的QCS卫星星座将构成未来量子网络的基础设施，能够作为全球可访问的纠缠资源。与此同时，我们的时钟同步协议提供了许多量子网络协议所需的亚纳秒级同步，因此，可以被视为为空间域中的量子技术增加了一层额外的实用性。
2022-09-29 gr-qc quant-ph
Entanglement-based quantum key distribution with non-Gaussian continuous variables
针对非高斯纠缠态密钥提取难题，本文提出向双模压缩真空态加入单光子的方法，并开发无态先验假设的分析手段，证明其可提升密钥率与最大传输距离并抵抗退相干。
2025-07-24 quant-ph
Experimental ancilla-assisted qubit transmission against correlated noise using quantum parity checking
我们报告了一种光子量子比特在不稳定光纤上传输方案的实验演示，该方案具有即插即用的特性，并且能够传输量子比特的任何状态，无论它是已知的，未知的，还是纠缠到其他系统。通过在光纤噪声的相关时间内在信号光子之后添加辅助光子并通过执行量子奇偶校验来实现对无噪声量子信道的高保真度。该方案具有简单、免维护和对节点间路径长度不匹配的鲁棒性等特点，适用于多用户量子通信网络。
2007-07-02 quant-ph
Enhancing quantum entanglement by photon addition and subtraction
通过在参量下转换过程产生的纠缠光束上增加或减少一个光子，可以实现非高斯操作来增强纠缠。事实上，预言光子的增加或减少是连续变量纠缠蒸馏的核心。使用这样的过程最近已被实验证明的背景下产生的光学相干态叠加或验证的规范的换向关系。本文系统地研究了双模压缩真空态中局域光子的加入或减少对纠缠度的影响，结果表明，纠缠度一般随加入或减少的次数而增加.当加法或减法仅限于一种模式时，这一点得到了分析证明，而我们观察到，当这些操作在两种模式之间平等共享时，可以实现最高的纠缠。我们还注意到，添加光子通常比减去光子提供更强的纠缠增强，而光子减法在能量效率方面表现得更好。此外，我们分析了纠缠和非高斯性之间的相互作用，表明它比以前预期的更微妙。
2012-06-05 physics.optics quant-ph
Deterministic Generation of Multidimensional Photonic Cluster States with a Single Quantum Emitter
多维光子图态，如团簇态，在量子精密测量、保密量子通信和基于测量的量子计算等方面有着广阔的应用前景。然而，迄今为止，光子量子比特的多维簇态的生成依赖于概率方法，这限制了光学系统中典型生成方案的可扩展性。在这里，我们提出了一个实验性的实现在微波域的一个资源有效的计划，确定性产生的二维光子团簇状态。通过利用耦合谐振器阵列作为慢光波导，单个通量可调的transmon量子比特作为量子发射器，以及第二辅助transmon作为可切换的反射镜，我们实现了纠缠光子波包的快速，成形发射，以及光子波包到发射器量子比特的选择性延时反馈。我们利用这些能力，以产生一个2D集群状态的四个光子与70\%的保真度，验证了断层重建的量子态。我们讨论了我们的方案如何可以直接扩展到生成更大的集群状态，甚至更高的维度，从而扩大了范围和实际效用的量子信息处理任务的状态。
2022-06-21 quant-ph
Quantum Skyrmions in general quantum channels: topological noise rejection and the discretization of quantum information
本研究利用双光子纠缠纯态拓扑实现量子信息离散化，构建噪声模型并通过理论与数值验证其抗噪性，为噪声环境下量子信息分发提供新框架。
2024-10-31 physics.optics quant-ph
