Experimental generation of multi-photon Fock states
我们实验证明了多光子Fock态的产生，最多三个光子在定义良好的时空模式与经典时钟同步。的状态，其特征在于使用量子光学零差层析成像，以确保模式的选择性。三光子Fock态是由脉冲自发参数下转换以每秒一次的速率概率产生的，可以在12小时内完成表征。
2013-02-07 quant-ph
Quantum state tomography with non-instantaneous measurements, imperfections and decoherence
量子态的层析成像通常基于正算符值测度（POVM）和它们的实验统计。在现有的重建，最大似然（MaxLike）技术是一个有效的。当测量过程不能简单地由瞬时POVM描述时，我们提出了这种技术的扩展。相反，层析成像依赖于一组量子轨迹及其测量记录。该模型包括这样一个事实，即在实践中，每个测量可能会被缺陷和退相干破坏，并且还可能与有限时间内的连续时间信号的记录相关联。然后，目标是恢复在该测量过程开始时存在的量子态。建议的扩展依赖于一个明确的表达的似然函数通过有效的矩阵出现在量子平滑和解决方案的伴随量子滤波器。它允许在标准MaxLike层析成像中检索初始量子态，但是其中传统的POVM算子被更一般的算子所取代，这些算子取决于每个轨迹的测量记录。除了量子态的MaxLike估计之外，它还提供了任何可观察的置信区间。这样的置信区间，作为MaxLike估计，来自贝叶斯均值估计中出现的多维拉普拉斯积分的渐近展开。对两组实验数据进行了验证：光子被困在微波腔中，依赖于里德伯原子的量子非破坏测量;超导量子比特的外差荧光测量。
2015-11-27 quant-ph
Entanglement generation by Fock-state filtration
我们展示了一个Fock状态过滤器，它能够优先阻止光子对的单光子。大的条件非线性是基于高阶量子干涉，使用线性光学，辅助光子和测量。我们证明了该滤波器的相干行为，通过使用它来转换非纠缠光子对的路径纠缠态。我们通过将路径信息转换为偏振信息来量化纠缠度，应用量子态层析成像，我们测量了T=（20+/-9）%的纠缠度。
2006-08-07 quant-ph
Sampling functions for multimode homodyne tomography with a single local oscillator
我们推导出各种采样函数的多模零差层析成像与一个单一的本地振荡器。这些功能使我们能够采样多模s-参数化quasidistributions，密度矩阵元素Fock基础上，和s-有序矩的任意阶直接从测量的正交统计。不可避免的实验损失可以通过适当修改采样函数来补偿。本文报道了对三模压缩态的蒙特卡罗模拟结果，论证了用10^7个采样数据重建三模Q函数和s序矩的可行性。
2000-06-05 quant-ph
On a Stroboscopic Approach to Quantum Tomography of Qudits Governed by Gaussian Semigroups
在本文中，我们讨论的最小数量的观察，在某些时刻的期望值确定的轨迹的d-能级量子系统（“qudit”）的高斯半群。我们假设系统的宏观信息由n个自伴算子$Q_1,...,Q_n$在某时刻的平均值$t_1<t_2<...<t_r$给出，其中$n<d^2-1$和$r\leq {\rm deg} μ(λ,\bBBL)$ .这里$μ(λ,\bBBL)$代表高斯流生成器的最小多项式。
2004-08-27 quant-ph
Generation and tomography of arbitrary qubit states in a transient collective atomic excitation
我们演示了在热原子蒸气中由瞬态集体自旋激发产生的Fock基量子比特$(a|0\rangle + b|1\rangle)$。集体自旋激发是由拉曼散射光子在一个四波混频过程播种的弱相干光激发预示。种子场的振幅和相位允许对量子位系数进行任意控制。光学读出的合奏的状态，然后使用平衡零差层析成像的特点。这项工作代表了集体原子自旋态量子工程的一步。
2014-03-14 quant-ph
Quantum process tomography of continuous-variable gates using coherent states
针对谐振子多 Fock 态编码导致量子门表征困难的问题，本文在超导电路中展示了相干态量子过程层析（csQPT），通过重建更大 Hilbert 空间的 Kraus 算符，更准确地确定了导致门不保真度的错误机制。
2023-03-02 quant-ph
Quantum state reconstruction of the single-photon Fock state
利用相位随机化脉冲光学零差层析方法重建了单光子光脉冲的量子态。单光子Fock态|1>是使用对在参数下转换过程中产生的光子对的条件测量来制备的。得到了相位平均电场幅值的概率分布，具有强非高斯形状，总探测效率为（55 ± 1）%。从这个分布重建的角度平均维格纳函数显示出强烈的下降，达到经典的不可能的负值周围的相空间的起源。
2001-06-15 quant-ph
Tomographic reconstruction of the single-photon Fock state by high-frequency homodyne detection
利用自发参量下转换过程中发射的双光子态，通过条件制备的方法，得到了单光子Fock态。最近开发的高频零差层析成像技术已被用来完全表征福克状态的脉冲到脉冲的检测器的差异光电流的分析装置。对产生态的密度矩阵元素进行了反演，最终探测效率约为57%。的相位平均层析重建的维格纳函数之间进行了比较，从测得的密度矩阵元素和直接阿贝尔变换的零差数据。我们的系统能够在脉冲激光器的全重复频率（82 MHz）下工作，这大大简化了检测方案，允许产生和分析更多的“奇异”量子态。
2004-06-14 quant-ph
Single Phonon State of Mechanical Mode via Photon Subtraction
在光力相互作用的线性区域，利用光子相减过程制备了光机系统中力学模的单声子Fock态。利用腔模和场模之间的关联集，将预冷机械模的状态重铸为单个声子Fock状态，因为场模在相互作用时间的动态瞬间进行光子减法型测量。用Wigner函数量化的力学模条件态与标准单量子Fock态具有良好的相容性。我们确认所获得的状态的性质，通过计算声子统计，和条件保真度接近统一的瞬时测量时间内适当选择的参数制度。此外，我们还研究了温度参数对制备目标态的影响。利用现有的技术可以实现对宏观力学模式的单量子Fock态的工程化。
2015-12-11 quant-ph
Measuring arbitrary-order coherences: Tomography of single-mode multiphoton polarization-entangled states
本文讨论了一种用有限的实验成本测量两个正交偏振光场在单一空间模中的N阶相干性的方案。为了实现该方案，所需的唯一测量是光束通过两个四分之一波片、一个半波片和用于波片特定设置的偏振分束器之后的N阶强度矩。结果表明，该方法可以适用于任意大的N。给出了波片设置的一组显式值，构成了对任何N阶相干性的最佳测量。对于Fock状态，这里介绍的方法对应于全状态层析成像。该计划的其他偏振光学系统的应用进行了讨论。
2010-02-05 quant-ph
Characterization of conditional state-engineering quantum processes by coherent state quantum process tomography
条件量子光学过程使得从高度非经典态的产生到量子逻辑运算的实现的广泛技术成为可能。在实际实现中可以实现的过程保真度取决于多个系统参数。在这里，我们实验研究Fock状态过滤，一个典型的例子，一个广泛的类条件量子操作作用于一个单一的光场模式。这种操作是基于在分束器处待操纵的模式与辅助单光子状态的干涉，从而导致两个输出模式的纠缠。在一个输出模式下对单个光子的条件投影测量预示着该过程的成功。该操作实现了测量引起的非线性，能够抑制任意量子态的特定光子数概率幅度。我们采用相干态过程层析成像来确定在我们的实验中实现的精确操作。为了确定实验不完美的关键来源，我们开发了一个模型的过程，并确定了三个主要的贡献，显着妨碍其功效。重建的张量与模型的过程中考虑到源的实验不完美的保真度优于0.95。这使我们能够确定在实现高保真度滤波器时要克服的三个关键挑战-即辅助状态的单光子性质，高模式重叠，以及在预示时需要进行数分辨检测。结果表明，该滤波器确实表现出与输入光子数成函数的非线性响应，并保持了输出态Fock层之间的相位关系，为未来的应用提供了希望。
2014-10-25 quant-ph
Autonomous Stabilization of Fock States in an Oscillator against Multiphoton Losses
本研究针对Fock态受多光子损耗影响的问题，在超导量子电路中采用级联选择性光子相加操作实现多光子Fock态自主稳定，延长了非经典特性保持时间，还可用于重置二项式编码逻辑量子比特，助力可纠错量子信息处理。
2024-05-17 quant-ph
Entanglement distribution in $V$ and $Λ$ systems
本文用层析成像方法测量了$V$型三能级原子系统辐射的双模Fock态。利用原子/双光子态的知识，我们给出了$V$系统在全参数空间中纠缠分布的完整描述。$V$系统在二维子空间中表现出弱纠缠，主要处于混合态。与$V$和梯形系统的情况不同，$Λ$系统的原子态层析成像需要测量反正规有序算子，更重要的是，原子和双光子密度矩阵之间不存在等价性。这种原子状态的断层扫描是不可能与现有类型的测量。然而，当双光子状态不处于暗状态时，可以确定双光子状态。
2012-06-08 quant-ph
Informational completeness of continuous-variable measurements
我们证明，零差层析原来是信息完整时，独立的正交测量的数量等于的Fock表示的密度矩阵的维数。以此为线索，当连续变量观测被截断为离散的有限维子空间时，我们研究了其他方案的完备性。
2012-11-21 quant-ph
Generation of multi-photon Fock states at telecommunication wavelength using picosecond pulsed light
本文首次在电信波长C波段利用皮秒脉冲光生成多光子Fock态，并通过相干解调成像技术验证其Wigner负性。
2024-05-14 quant-ph
Building trust for continuous variable quantum states
在这项工作中，我们开发了新的方法，连续变量量子态的特性，使用外差测量在可信和不可信的设置。首先，建立在量子态层析与外差检测，我们介绍了一种可靠的方法，连续变量量子态认证，直接产生的元素的密度矩阵的状态考虑分析的置信区间。该方法既不需要对数据进行数学重建，也不需要对样本空间进行离散分箱，并且使用单一的高斯测量设置。其次，超越量子态层析成像，在没有其相同副本假设的情况下，我们将我们的可靠层析成像方法推广到一个通用的有效协议，用于验证具有高斯测量的连续变量纯量子态，以对抗完全恶意的对手，即，对对手产生的状态不做任何假设。这些结果是使用一个新的分析估计的期望值的任何运营商的作用在一个连续变量的量子态有界支持在Fock基础上，计算样本外差检测的状态。
2020-06-08 quant-ph
Non-classical features of Polarization Quasi-Probability Distribution
偏振准概率分布（PQPD）定义在斯托克斯空间中，它可以使用简单的代数平均计算偏振观测量的平均值和高阶矩。它可以在偏振量子层析成像的帮助下重建，并提供了光的量子态的偏振特性的完整描述。在这里，我们表明，由于其定义的离散值的斯托克斯算子，偏振准概率分布具有奇异性，并采取负值的整数值的斯托克斯观测。然而，在“明亮”的多光子状态的实验中，由于当代光电探测器的技术限制，光子数分辨率通常被模糊。这导致即使对于单光子种子压缩真空这样的强非经典态，PQPD也是正的和正则的。这个问题可以通过“突出”量子态来解决，也就是说，通过在正交偏振模式中加入强相干光束。该方法将偏振量子层析术与维格纳函数层析术连接起来，同时保留了前者的主要优点，即不受光路中常见相位起伏的影响，从而为验证明亮的非经典光态，如压缩Fock态，提供了一种方便的方法。
2013-05-30 quant-ph
Experimental characterization of bosonic photon creation and annihilation operators
光子产生和湮灭算符是电磁场量子描述的基石。它们表示光学希尔伯特空间与谐振子空间的同构以及光子的玻色子性质。我们对这些算子进行了完整的实验表征（量子过程层析成像）。通过测量它们对相干态的影响，我们得到了它们在Fock基下的过程张量，它明确地显示了这些算符相对于光子数态的“提升”和“降低”性质.这是第一个完整的非确定性量子过程层析成像的实验演示。
2012-10-03 physics.optics quant-ph
Demonstrating various quantum effects with two entangled laser beams
我们报道了纠缠双模压缩态的制备。基于对协方差矩阵的测量，我们发现与阈值1相比，在值仅为0.36 \pm 0.03时违反了Reid和Drummond EPR准则。此外，利用量子态层析技术，仅基于零拍探测，提取了单光子Fock态，证明了这对激光束的强量子特性。在这次系综测量中，单个光子的概率超过了2/3。
2011-05-02 quant-ph
Direct measurement of the quantum state of photons in a cavity
提出了一种测量腔中光子量子态的方案。该方案是基于量子弱值的概念，同样适用于固态电路和原子腔量子电动力学（QED）系统。该方案使我们能够直接在Fock态基中获得叠加分量，而不是像通常那样在相空间中获得Wigner函数。此外，在直接方案中保持的单独访问特征不需要对量子态进行全局重构，这提供了超出量子态层析成像的常规方法的特定优点。
2019-04-23 quant-ph
Measurement-induced strong Kerr nonlinearity for weak quantum states of light
单光子水平上的强非线性是光量子技术的关键使能工具。在这里，我们报告了一个强克尔非线性的测量诱导量子操作的弱量子态的光的实验实施。我们的方案相干地结合了两个序列的单光子加法和减法，诱导在单光子水平的非线性相移。我们利用弱相干态探测了非线性效应，并利用量子态层析技术对输出的非高斯态进行了表征。Fock基中特定的非对角密度矩阵元素的符号变化清楚地证明了强非线性。
2017-06-21 quant-ph
Quantum scissors: teleportation of single-mode optical states by means of a nonlocal single photon
我们采用单光子与真空纠缠的量子态（|1，0>-|0，1>），通过Bennett协议传送光的单模量子态。隐形传态的相干态的Fock展开截断到前两项。我们分析的隐形传态合奏通过零差层析成像，并获得高达99%的低源状态振幅的quantiities。这项工作是Pegg，Phillips和Barnett（Phys. Rev. Lett.）提出的量子剪刀装置的实验实现。1604（1998））
2002-08-12 quant-ph
Multi-phonon Fock state heralding with single-photon detection
研究允许前向布里渊散射的光机械系统，通过求解薛定谔方程和Lindblad主方程，提出利用单光子探测结合频率滤波来预示制备多声子Fock态，并给出了量子层析方法。
2024-07-26 physics.optics quant-ph
Optical mode characterization of single photons prepared via conditional measurements on a biphoton state
对参量下转换过程中产生的光子对进行条件测量，得到单光子的时空模，并进行了详细的理论分析。计算了光子耦合到变换限制的经典光学模的最大效率，并确定了优化的途径。提出了一种实验上可行的产生最佳匹配经典模式的技术。该理论被应用于最近的实验脉冲零差层析成像的单光子福克态（A。I. Lvovsky等人，物理学评论快报87，050402（2001）-quant-ph/0101051预印本）
2001-07-16 quant-ph
Time-domain field correlation measurements enable tomography of highly multimode quantum states of light
本研究提出基于时域正交分量关联测量的光量子态层析方案，可重建高多模高斯态，扩展至电光采样可实现亚周期分辨率，还为拓展到非高斯态开辟了途径。
2025-06-12 physics.optics quant-ph
Two-Mode Bosonic State Tomography with Single-Shot Joint-Parity Measurement of a Trapped Ion
利用单次联合奇偶性测量技术，对囚禁离子的多模态玻色态进行量子态重构，并实现误差检测与缓解。
2025-12-05 physics.atom-ph quant-ph
Conditional $π$-Phase Shift of Single-Photon-Level Pulses at Room Temperature
有用的光子-光子相互作用的发展可以引发量子信息科学的许多突破，然而这仍然是一个跨越几十年的相当大的挑战。在这里，我们展示了第一个室温实施的大相移（$\approxπ$）的单光子水平探测脉冲（1.5 μ s）由一个错误传播的少光子水平的信号场触发。该过程由双$Λ$原子构型中的$Rb^{87}$蒸气介导。我们利用零差层析技术获得相移量子场的正交统计，并在Fock态基下进行最大似然估计重建其量子态。对于探测光场，我们观察到相移输出态的输入输出耦合系数大于90 $\%$，与理论上完全相干态的重叠率大于90%.我们的无噪声，四波混合介导的光子-光子接口是一个关键的里程碑，朝着发展量子逻辑和非破坏光子探测使用方案，如相干光子转换。
2019-06-27 quant-ph
Taking tomographic measurements for photonic qubits 88 ns before they are created
我们的实验表明，层析测量可以进行量子比特的状态之前，他们准备。量子隐形传态协议的一个变体被用作两个时刻之间的通道，允许在光子被创建之前88 ns测量光子的偏振态。在早期获得的测量数据和后来根据协议的Bell测量结果解扰的测量数据产生密度矩阵，其平均保真度为$0.90 \pm 0.01$，而不是在后来产生的光子的理想状态。时间反演量子信道的过程层析成像发现$0.84 \pm 0.02$的平均过程保真度。虽然我们的原理证明实现需要一些后选择，但一般协议是确定性的，不需要后选择来筛选所需的状态并拒绝更大的系综。
2017-05-30 quant-ph
Multiplexed photon number measurement
当一个两级系统--一个量子比特--被用作一个更大系统的探测器时，它自然会导致回答一个关于系统状态的是-否问题。在这里，我们提出了一种方法，其中单个量子比特能够使用连续测量来提取关于微波谐振器的光子数的信息，而不是单个信息，而是许多信息。我们通过记录反射频率梳的超导量子比特发射的荧光来实现原理验证实验，从而实现多路复用光子计数，其中关于每个Fock状态的信息-从0到8 -同时编码在独立的测量通道中。谐振腔量子态的直接维格纳层析证明了测量的反作用以及最佳信息提取参数。我们的实验通过用在频域中分离的同时和连续的测量代替顺序的量子测量来释放量子计的全部潜力。
2021-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
