Erasing, Converting, and Communicating: The Power of Resource-Nongenerating Operations
College of Information Science and Technology, Beijing University of Chemical Technology（北京化工大学信息科学与技术学院）
本文研究静态和动态量子资源理论中的资源非生成操作，推导了状态转换的充分条件，构建了动态资源理论并提出公理化量化方法，分析了动态资源的擦除，并应用于状态转换率和经典通信容量界限。
2026-05-31 quant-ph
NOON states from cavity-enhanced down-conversion: High quality and super-resolution
不可分辨光子在量子光信息技术中起着关键作用。我们利用多粒子层析术描述了超亮光子对源的输出[R。B. A.亚当森等人，物理修订信函98，043601（2007）]，并分别识别相干误差、退相干和可重复性。我们证明了高质量的不可区分的对和偏振NOON状态的产生与99%的保真度，一个理想的NOON状态。使用NOON状态，我们执行具有90%可见度的超分辨角度测量。
2009-11-27 quant-ph
Notes on distinguishability of postselected computations
后选择框架在量子计算研究的各个方向上变得越来越重要。后选择使得简单的计算模型能够执行一般的量子计算。这是首次观察到的线性光学模型[E.尼尔河Laflamme，G. J. Milburn，Nature 409，46（2001）]，并且从那时起为我们提供了许多量子优势的近期候选者，即交换计算[M. J. Bremner，R. Jozsa，D. J. Shepherd，Proc. R. Soc. A 467，459（2011）]是第一种。为了便于讨论存在后选择的错误，我们定义和表征痕迹诱导距离和钻石距离后选择的计算。我们显示反例简单的属性，人们会期望的任何距离测量;凸性的属性（当只考虑纯状态的输入就足够了），收缩性，和次可加性的错误。在积极的一面，我们证明了某些较弱的版本的收缩性和次可加性和一些其他属性被保存在postselected设置。我们通过一个“转换引理”来实现这一点，该引理将任何不平等从标准转换为后选择设置。
2022-01-13 quant-ph
Gain-induced spectral non-degeneracy in type-II parametric down-conversion
Paderborn University（帕德博恩大学）
本研究通过理论模型揭示增益诱导II型参量下转换谱非退化现象，发现高增益下光子对可区分性增强，挑战了传统近似模型的可靠性。
2026-03-06 quant-ph
Interferometric Bell-state preparation using femtosecond-pulse-pumped Spontaneous Parametric Down-Conversion
本文对利用飞秒脉冲泵浦的自发参量下转换技术制备最大纠缠双光子偏振态（Bell态）进行了理论和实验研究。首先，我们展示了如何在飞秒脉冲泵浦的II型SPDC的固有的可重复性可以通过使用干涉技术，而无需光谱和振幅后选择。然后，我们分析了最近推出的贝尔态准备计划使用I型SPDC。理论上，这两种方法提供了相同的结果，然而，I型SPDC提供了实验上优越的方法制备贝尔态飞秒脉冲泵浦SPDC。这种高度纠缠光子对的脉冲源在量子通信、量子密码学、量子隐形传态等方面是有用的。
2001-03-30 quant-ph
Transverse distinguishability of entangled photons with arbitrarily shaped spatial near- and far-field distributions
非线性晶体中自发参量下转换产生的纠缠光子具有复杂的空间光子数分布。这种分布的定量描述有助于解释依赖于这种结构的实验。我们开发了一个理论模型和相应的数值计算，其中包括相位匹配和晶体特性的影响，以描述在双光子实验中的广泛的空间效应。对选定的分析近似的数值计算进行了测试。此外，我们进行了双缝实验，其中我们测量了可见度V和可分辨度D，并获得了$D^2 + V^2 = 1.43$。数值模型准确地预测了这些实验结果。
2014-09-24 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Resource theory of asymmetric distinguishability
本文系统地发展了大约十年前提出的非对称可分配性资源理论[K。Matsumoto，arXiv：1010.1030（2010）]。这种资源理论的关键组成部分是量子盒，它由一对量子态组成，可以通过任意的量子信道免费操纵。我们引入比特的非对称可互换性作为该资源理论的基本货币，并证明了在渐近极限下它是一个可逆的资源理论，量子相对熵是资源互换的基本速率.量子盒是由独立同分布（i.i.d.）可以将状态转换为非对称可重构性的比特，并且可重构性代价是用于逆变换的最优速率。这两个量都等于量子相对熵。精确的单次可重构性等于最小相对熵，精确的单次可重构性代价等于最大相对熵。推广这些结果，近似一次可消除性等于光滑最小相对熵，近似一次可消除性代价等于光滑最大相对熵。作为前面结果的一个显著应用，我们证明了从一对独立同分布的最优渐近转换率。量子态转换到另一对独立同分布。量子态完全由它们的量子相对熵之比表征。
2019-12-11 cs.IT hep-th math-ph
Effects of frequency correlation in linear optical entangling gate operated with independent photons
独立光子在分束器表面的玻色-爱因斯坦聚结是允许建立线性光学量子门的物理过程。当不同的参数下转换事件被用作一个独立的光子源时，可分辨性从每个光子与其孪生子的能量相关性产生。我们发现，增加泵浦带宽可能有助于提高非经典干涉的可见性，并达到接近完美的不可分辨性的水平。PACS：03.67.Mn，42.65.Lm，42.50. St.
2007-10-18 quant-ph
Distinguishability in quantum interference with the squeezed states
发展了压缩真空态在幺正线性干涉仪上量子干涉的可分辨性理论。结果表明，施密特模上光子对的纠缠是量子纠缠的来源之一。通过$n$光子对的内部状态的对称部分来量化可分辨性，其归一化$q_{2n}$是$2n$光子干扰为不可分辨的概率。对于两对光子$q_{4}=(1+ 2\mathbb{P} )/3$，其中$\mathbb{P} $是压缩态的纯度（$K=1/\mathbb{P} $是施密特数）。对于固定纯度的$\mathbb{P}$，概率$q_{2n}$在$n$中呈指数快速下降。例如，在H.- S.~ Zhong \textit{et al} [Science \textbf{370}，1460（2020）]，对于平均光子数$2n\ge 43$，所获得的纯度$\mathbb{P}\approx 0.938$给出$q_{2n}\lesssim 0.5$，即，接近于$n$不可区分光子对和$n$可区分光子对之间的中线。在所有结果的推导过程中，基于全同玻色子的希尔伯特空间的粒子分解的一阶量子化表示是一个不可缺少的工具。该方法也可以应用于广义（非高斯）压缩态，如最近在三光子参量下转换中产生的压缩态。
2022-06-02 math-ph math.MP quant-ph
Polarization-entangled photon-pair source obtained via type-II non-collinear SPDC process with PPKTP crystal
我们展示了一个偏振纠缠光子对源，通过一个II型非共线准相位匹配自发参量下转换过程与10毫米周期性极化KTiOPO $_4$晶体，这是众所周知的Sagnac配置方案的稳定性和波长可调。使用量子态层析成像检测到4.2 kHz/mW的亮度，并估计为0.975的并发。在不损失纠缠和亮度的情况下，光子对波长可以通过控制晶体温度来调节。这种改进是通过使用非共线配置和稳定的干涉测量可分辨性补偿器来实现的。
2016-02-02 quant-ph
Two-photon interference using background-free quantum frequency conversion of single photons from a semiconductor quantum dot
我们表明，量子频率转换（QFC）可以克服非均匀加宽的固态量子发射器常见的光谱可分辨性。QFC是通过将来自InAs量子点（QD）的980 nm的单光子与1550 nm的泵浦激光在双极化的三氧化二锂（PPLN）波导中组合以产生信号背景比超过100：1的600 nm的光子来实现的。光子相关和双光子干涉测量证实，在频率转换过程中，单个量子点态的单光子特性和波包干涉都被保留下来。最后，我们将两个光谱分离的量子点跃迁转换为同一波长的单个PPLN波导，并表明所产生的场表现出非经典双光子干涉。
2012-07-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Heralded distribution of single-photon path entanglement
我们报道了在一个类似中继器的结构中实现通信波长单光子路径纠缠的预示分布的实验。纠缠是建立在检测到一个单一的光子，起源于两个自发参量下转换光子对源之一，擦除光子的哪个路径信息后。为了证明纠缠，我们使用了不依赖于后选择的纠缠见证。我们预示着两个位置之间的纠缠，分开的总距离为2公里的光纤，在1.6 kHz的速率。这项工作为高速率和实用的量子中继器架构铺平了道路。
2020-09-11 quant-ph
Young's Double-Slit Interference Demonstration with Single Photons
本文提出了一种适合本科生教学实验室的桌面式单光子双缝干涉实验装置，通过扫描单探测器生成干涉图样，并利用偏振片演示了单缝、双缝干涉及量子擦除现象。
2024-01-04 quant-ph
Frequency auto-homogenization using group-velocity-matched downconversion
本文提出利用群速度匹配下转换实现频率自动均匀化，以消除集成单光子源因制造和环境差异导致的光谱可区分性，并给出理论与原理验证实验。
2025-02-04 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Efficient quantum entanglement distribution over an arbitrary collective-noise channel
本文提出了一种在任意集体噪声信道上的有效的量子纠缠分布。该方案的基本思想是量子通信双方首先在光纤中传输受噪声影响较小的频率自由度上的纠缠态。双方共享光子对后，通过增加一些操作和设备，将光子对的频率纠缠转换为偏振纠缠，成功概率为100%。最后，利用偏振无关波分复用器和消除频率相干性的量子频率上转换，可以得到最大纠缠的偏振态。与传统的纠缠纯化协议相比，该方案在原理上是确定性的。令人惊讶的是，集体噪音带来了额外的优势。
2010-05-01 quant-ph
Two-step procedure to discriminate discordant from classical correlated or factorized states
我们设计并实验实现了一个程序，能够检测和区分量子不和谐和经典相关性，以及在联合系统环境设置中的因子化状态的存在。我们的计划建立在最近的理论结果表明，如何在一个二分设置的量子系统的两个约简状态之间的可解释性可以传达重要的信息，存在于二分状态的相关性和子系统之间的相互作用。所述两个子系统是由参量下转换产生的信号光束的偏振和空间自由度，其由闲频光束适当地制备。不同的全局和局部操作允许通过经由状态层析成像研究合适的偏振子系统状态之间的迹线距离行为来检测不同的相关性。
2014-11-13 quant-ph
The photon, its mode function and complementarity
我们探测的互补原理进行双缝实验的基础上产生的自发参量下转换从一个泵模式在TEM 01模式的纠缠光子。我们的设置带来了需要仔细选择的信号，闲频光子对我们的可见性和可重复性的研究。事实上，当信号光子在双缝干涉属于这种双峰模式，我们获得几乎完美的干涉条纹的可见性和没有“哪条缝”的信息是可用的。然而，当我们通过探测纠缠的闲频光子来打破模式的两个最大值之间的对称性时，通过狭缝的路径变得可分辨，可见性消失。它是由检测系统选择的光子的模式函数，决定是否干涉，或“哪个狭缝”的信息在实验中是可访问的。
2018-08-06 quant-ph
A Single Physical Principle Determines Quantum Relative Entropy
Faculty of Mathematics, Technion–Israel Institute of Technology（以色列理工学院数学系）
本文证明，在二进制猜测游戏中，任何加性可区分性度量若尊重最优测量揭示的赔率，则必为Umegaki相对熵，这源于量子非对易性。
2026-11-03 math-ph quant-ph
Local versus non-local information in quantum information theory: formalism and phenomena
尽管在量子信息理论中有许多结果，但复合系统的复杂性远未被清楚。一般来说，信息是本地和非本地（“量子”）信息的混合。为了使这一点更清楚，我们开发和研究的量子信息处理范式中，各方共享一个多体状态提取本地信息。由于各方必须使用传统的通信渠道而丢失的信息量是赤字。这个方案可以被看作是对提取纠缠概念的补充。在回顾了范式之后，我们发现赤字的上限是由到所谓的伪经典关联态的相对熵距离给出的，下限是纠缠的相对熵。这意味着，特别是，任何纠缠态是信息非局域的，即具有非零赤字。我们还应用该范式定义了消除纠缠的代价。我们表明，成本是有界的相对熵的纠缠从下面。我们证明了其他几个非局部现象的存在。例如，我们证明了存在一种形式的非局域性，没有纠缠和可并行性。我们分析了几类多体纯态的赤字，并得到与GHZ态相反，Aharonov态是非常非局域的（实际上可以被认为是准非局域化的）。我们还表明，不存在状态，赤字是严格等于整个信息内容（绑定本地信息）。然后，我们讨论分布式量子系统中的信息的互补特征。最后，我们讨论了结果的物理和理论意义，并提出了许多悬而未决的问题。
2004-10-12 quant-ph
Engineering quantum states from a spatially structured quantum eraser
本研究结合量子擦除与结构光技术，通过空间调制光子极化实现局部可调的量子擦除器，定制量子干涉以生成无经典对应物的空间结构化多光子态，在量子计量、显微和通信领域具重要潜力。
2023-06-24 physics.optics 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
