Indistinguishable photons from a trapped-ion quantum network node
嵌入在光学腔中的囚禁原子离子是一个很有前途的平台，可以实现长距离量子网络及其最深远的应用。在这里，我们实现和分析光子不可逆性的电信转换离子腔系统。首先，观察到腔光子在其离子共振波长处的双光子干涉，并发现其达到自发发射的极限。其次，这一限制被证明是保留后的两步频率转换复制分布式的情况下，其中腔光子被转换到电信C波段，然后回到原来的波长。实现的干涉可见性和光子效率将允许在相隔数十公里的离子量子比特寄存器之间分配和实际验证纠缠。
2019-12-19 quant-ph
Active Temporal Multiplexing of Indistinguishable Heralded Single Photons
量子光学中的一个基本挑战是通过非确定性非线性光学过程确定性地产生不可区分的单光子，这是由于在这些过程中单光子和多光子产生概率的内在耦合。在许多时间模式中生成的主动复用光子可以解耦这些概率，但关键问题是最小化资源需求以允许可扩展性，并确保生成的光子的不可扩展性。我们证明了从四个时间模式的光子复用单独使用光纤集成光学和现成的电子电路。我们显示了100%的单光子输出概率的增强，而不引入额外的多光子噪声。四重Hong-Ou-Mandel量子干涉证实了光子的不可分辨性，可见度为91%。我们的演示为多个非确定性光子源到单个近确定性光子源的可扩展复用铺平了道路，这将有利于未来的量子光子技术。
2015-08-14 quant-ph
Polarization dependent light-matter coupling and highly indistinguishable resonance fluorescence photons from quantum dot-micropillar cavities with elliptical cross-section
研究了量子点-椭圆截面微腔耦合系统的光学性质。首先，我们开发了一个分析模型，该模型描述了由于谐振器的对称性降低而分裂的腔模式的频谱。通过将量子点发射耦合到偏振的基本腔模，我们观察到Purcell增强的矢量性质，这取决于量子点的固有偏振及其相对于腔轴的相对对准。量子点与极化腔模的相互作用强度的变化导致观察到强耦合和弱耦合。最后，我们证明了椭圆形微柱发射单个和高度不可分辨的光子（可见度超过93%）的能力。
2019-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic subtraction of single photons based on a coupled single quantum dot-cavity system
我们描述了一个在Voigt组态中的固态系统中的确定性单光子减法方案，该系统由一个带电的量子点耦合到一个双模光子晶体腔中，并施加一个中等的磁场。我们数值模拟的光脉冲注入到双模腔的模式之一，并表明，该系统确定性地转移一个光子到第二个腔模式的输入脉冲的形式Fock状态和相干状态。
2019-03-29 quant-ph
Indistinguishable photons from the resonance fluorescence of a single quantum dot in a microcavity
我们展示了纯共振连续波光激光激发相干制备一个高品质的柱微腔内的单个半导体量子点（QD）的激子态。作为量子点共振荧光的直接证据，在增加的泵浦功率下观察到从单个发射线到特征Mollow三重态10的演变。通过控制利用发射器和基本腔模式之间的弱耦合，通过Purcell增强的辐射衰减，实现了对纯退相的强烈抑制，这反映了接近傅立叶变换限制和高度不可分辨的光子，可见度对比度为90%。我们的实验揭示了耦合量子点微腔系统作为一个有前途的来源，在量子极限的理想光子的产生模型的字符。从技术的角度来看，垂直腔对称性（具有可选的动态可调谐性）提供了强定向光发射，这对于未来的集成发射器器件来说是非常理想的。
2009-02-20 quant-ph
Deterministic and highly indistinguishable single photons in the telecom C-band
本文提出一种集成圆形布拉格光栅谐振器的 InAs/InAlGaAs 量子点单光子源，通过多种光激发方案优化，在电信 C 波段实现最高 91.7% 的原始双光子干涉可见度。
2025-05-14 quant-ph
Cavity-catalyzed deterministic generation of maximal entanglement between nonidentical atoms
通过精确求解薛定谔方程，我们证明了同一个谐振腔可以作为催化剂，使两个不同基团的原子最大限度地纠缠在一起。该生成方案是现实的和有利的，在这个意义上，它是确定性的，高效的，可扩展的和免疫的退相干效应。
2006-03-01 quant-ph
The NV centre coupled to an ultra-small mode volume cavity: a high efficiency source of indistinguishable photons at 200 K
固态类原子系统在线性光学量子计算和量子通信方面具有很大的前景，但由于表面电荷而受到声子边带和加宽的负担。然而，耦合到小模体积腔将允许从甚至高度相移的发射器的高提取速率。我们考虑了金刚石中的氮空位中心，该系统被认为具有与高度可区分的光子的差的量子光学界面，并设计了氮化硅腔，其允许在200 K下99%有效地提取光子，具有> 50%的不可分辨性，可通过外部过滤来改进。我们分析我们的设计使用FDTD模拟，并治疗光发射使用腔QED主方程有效的强耦合和超越，其中包括ZPL加宽和边带发射。模拟设计是紧凑的（< 10 μ m），并且由于其平面几何形状，可以使用标准硅工艺制造。因此，我们的工作指向可扩展的制造非低温原子状的有效来源的不可区分的光子。
2021-03-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasi-deterministic generation of entangled atoms in a cavity
提出了一个在腔中产生两个三能级原子最大纠缠态的方案。通过探测从腔中泄漏出来的光子的偏振态，可以确定所需纠缠态产生的成功或失败。通过使用自动反馈，可以使方案的成功概率接近于1。
2002-10-17 quant-ph
Deterministic generation of polarization-entangled photon pairs in a cavity-QED system
我们提出了一个腔QED方案，可以确定性地产生Einstein-Podosky-Rosen偏振纠缠光子对。在经典的$π$偏振泵浦光场辅助下，一个四能级三脚架原子与两个具有偏振简并的高Q光学腔连续耦合。利用原子-腔系统中的受激拉曼绝热通过过程产生偏振纠缠光子对。该方案对原子的自发衰变具有很强的鲁棒性，在量子信息处理中具有潜在的应用价值。
2007-11-11 quant-ph
Deterministic three-photon down-conversion by a passive ultrastrong cavity-QED system
在超强腔和深强腔量子电动力学（QED）系统中，会出现许多激发数不守恒的有趣现象。在这项研究中，我们从理论上分析了一个超强腔QED系统中，一个原子耦合到一个腔的基波和三次谐波模式的光学响应，并报告了确定性的三光子下转换的可能性巡回光子反射后在腔。在传统的参量下转换中，由于高阶过程的转移矩阵元素很小，需要一个强的输入场。然而，如果我们使用一个原子腔系统在一个前所未有的强耦合区域，即使是一个弱场的线性响应制度是足以导致这种罕见的事件，涉及四阶跃迁。
2021-09-06 quant-ph
Deterministic preparation of non-classical states of light in cavity-optomechanics
由于光场与机械振子之间的非谐相互作用，腔光力学是产生非高斯量子态的理想平台，但正是这种相互作用也阻碍了光场纯态的制备。在本文中，我们推导出一个驱动协议，有助于利用非谐相互作用的状态准备，并确保光场的状态保持接近纯。这将使光子福克态或相干叠加的确定性准备。
2021-12-02 quant-ph
Deterministic protocol for mapping a qubit to coherent state superpositions in a cavity
我们引入了一种新的门，它可以将量子比特的任意态转换为两个相位相反的腔模准正交相干态的叠加。这种qcMAP门是基于条件量子位和腔操作，利用能级色散位移，在他们比腔和量子位线宽强得多的制度。利用该门可以有效地实现准正交相干态、双腔非局域纠缠态和多量子比特GHZ态的多分量叠加。
2012-05-10 quant-ph
Deterministic loading of individual atoms to a high-finesse optical cavity
单个激光冷却原子根据需要从单原子磁光阱传送到使用原子输送器的高精细光学腔。强耦合的原子与腔场允许同时冷却和检测单个原子的时间尺度超过15秒。研究了单原子散射率与探测腔失谐量和探测拉比频率的关系，实验结果与理论预测符合得很好。我们展示了操纵单个原子相对于腔模的位置的能力，具有良好的控制性和再现性。
2007-03-16 quant-ph
Deterministic spin-photon entanglement from a trapped ion in a fiber Fabry-Perot cavity
高效网络节点的开发是实现量子网络的关键要素，量子网络有望实现分布式量子计算或可证明安全通信等强大功能。我们报告的量子网络节点的实现使用内基于光纤的法布里-珀罗腔的捕获离子。我们表明，在$ 91.2(2) $ \，\%的高保真度之间的被困Yb-离子和光子发射到谐振腔模式的确定性纠缠的产生。对于$ 2.5 \cdot 10^{-3}$的Single Shot，我们实现了产生和检测纠缠的成功概率，导致62，Hz的纠缠速率。
2020-05-18 quant-ph
A Deterministic and Nondestructively-Verifiable Photon Number Source
提出了一种基于连续测量和实时量子反馈控制的确定性方法来制备任意光子数的腔模态。该程序被动地监测在每个反馈稳定的测量轨迹中实际达到的数态，从而提供了一个非破坏性可验证的光子源。分析了在多原子良腔耦合条件下实现腔QED的可行性。
2006-03-23 quant-ph
A deterministic cavity-QED source of polarization entangled photon pairs
我们提出了两个腔量子电动力学提案，它们具有相同的基本元素，允许通过三能级原子连续耦合到两个呈现偏振简并的单纵模高Q光学谐振器来确定性地产生纠缠光子对。在更快的方案中，三能级原子通过两个截断的拉比振荡产生偏振纠缠光子对，而在绝热方案中，考虑了一个违反直觉的受激拉曼绝热通过过程。虽然比前一个过程慢，但第二种方法在实验参数波动下非常有效和鲁棒，特别有趣的是，几乎对原子衰变完全不敏感。
2006-01-27 quant-ph
Generation, characterization and use of atom-resonant indistinguishable photon pairs
我们描述了使用非线性光学技术产生的原子共振不可分辨的光子对，其光谱纯化使用原子滤波器，表征使用多光子干涉，和应用于量子增强传感与原子。使用I型或II型腔增强自发参量下转换，我们产生的光子对的谐振模式的光学腔的线宽相当于6 MHz的自然线宽的D $_1$线的原子铷。调谐腔和泵浦激光器，使得发射发生在与794.7 nm处的D $_1$线谐振的一个模式或一对正交偏振模式中。使用超窄原子频率滤波器将这些频率简并模式的发射与其他腔发射分离，所述超窄原子频率滤波器为具有445 MHz线宽和57 dB带外抑制的法拉第反常色散光学滤波器（FADOF）或具有80 MHz线宽和$\ge$ 35 dB带外抑制的诱导二色性滤波器。利用I型源，我们证明了光子对振幅对相干态的干涉，并提出了一种新的方法来充分表征窄带光子对的时间波函数。与II型源，我们展示了高可见度的超分辨干涉，高保真原子调谐NooN状态，和量子增强传感的原子使用不可区分的光子对。
2015-02-26 quant-ph
Deterministic generation of multiparticle entanglement in a coupled cavity-fiber system
我们提出了一个在光纤耦合的远距离腔中的两个冷原子云之间产生多粒子纠缠态的一步方案。我们表明，通过适当地选择场的强度和失谐量，并精确地调谐系统的时间演化，可以确定性地设计分离的原子云之间的多粒子纠缠，其中量子操纵对腔的状态和光纤的损耗不敏感。基于最近在实现冷$^{87}$ Rb云与光纤腔强耦合方面的实验进展，分析了该方案的实验可行性。该方案可能为利用光纤连接的耦合腔实现量子通信和网络开辟了广阔的前景。
2010-11-30 quant-ph
Ultrafast deterministic generation of entanglement in a time-dependent asymmetric two-qubit-cavity system
我们提出了一个在两个腔QED系统（冷囚禁离子和飞行原子）中控制产生具有{ \em any}期望纠缠度和{ \em prescribed}对称性的纯两量子比特态的有效方案.这是通过共振离子/原子腔耦合，这是时间依赖性和不对称的，导致捕获真空状态的条件下，不会出现相同的耦合。耦合比的作用中的对偶性产生具有给定并发但相反对称性的状态。文中还讨论了该方案的实验可行性。
2003-11-17 quant-ph
Realization of strong coupling between deterministic single-atom arrays and a high-finesse miniature optical cavity
本文实验实现了确定性单原子阵列与高精细度微型腔的强耦合，验证了耦合强度随原子数N的√N集体增强规律。
2023-04-20 quant-ph
Feasibility of efficient room-temperature solid-state sources of indistinguishable single photons using ultrasmall mode volume cavities
可以在室温下工作的不可区分的单光子的高效源对于量子技术的许多应用都是非常有益的。我们表明，这样的源的实现是一个现实的目标，使用固态发射器和超小型模式体积腔。我们推导并分析了光子不可逆性的表达式，该表达式考虑了相关的有害影响，例如等离子体激元诱导的淬灭和纯失相。然后，我们提供了一般的腔和发射器的条件，以实现有效的不可分辨的光子发射，并讨论了由于声子边带发射的约束。利用这些条件，我们提出，纳米金刚石带负电荷的硅空位中心结合等离子体-法布里-珀罗混合腔是一个很好的候选系统。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Bright filter-free source of indistinguishable photon pairs
我们展示了一个高亮度的源对不可区分的光子的基础上，II型相位匹配的双共振光学参量振荡器远低于阈值操作。PPKTP晶体的腔增强下转换输出耦合到两个单模光纤，模式耦合效率为58%。一对光子之间的高度不可分辨性是由Hong-Ou-Mandel干涉可见度高于90%，而没有任何过滤，在每mW的泵浦功率每nm的下转换带宽的瞬时符合率为450 000对/s证明。对于在795 nm处线宽为7 MHz的简并光谱模式，估计速率为70对/（s mW MHz），与类似的先前源相比，将不可区分光子的光谱亮度增加了两个数量级。
2008-10-23 quant-ph
Deterministic single-photon source from a single ion
我们实现了一个确定性的单光子源从一个和相同的钙离子与高精细光学腔相互作用。光子在腔中产生，效率为（88 +- 17）%，比以前的腔离子源提高了10倍。二阶关联函数的结果，展示了高抑制的双光子事件仅限于本底计数。得到了腔体光子脉冲的波形，实验结果与模拟结果吻合较好。此外，原子布居数的时间演化的理论分析提供了有关该过程的动力学的相关信息，并开辟了未来的相干原子-光子界面的调查。
2009-05-18 quant-ph
Highly indistinguishable on-demand resonance fluorescence photons from a deterministic quantum dot micropillar device with 75 $\%$ extraction efficiency
明亮且相干的固态量子光源的实现和工程化是实现片上和远程量子网络的关键。尽管15年多来付出了巨大的努力，但将这两个关键先决条件结合在一个具有潜在可扩展性的设备中仍然是一个重大挑战。在这里，我们报告的观察明亮和相干的单光子发射产生的脉冲，共振荧光条件下从一个单一的量子点（QD）确定性地集中在微柱腔器件通过低温光学光刻。QD荧光的亮度在与柱的基模共振时大大增强，导致$η=(74\pm4)~\%$的总体器件效率对于与$g^{(2)}(0)=0.0092\pm0.0004$一样纯的单光子发射。大的Purcell增强和共振泵浦条件的结合使我们能够观察到双光子波包重叠高达$ν=(88\pm3)~\%$
2015-12-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic Generation of Photon Pairs within the Bad Cavity Limit
$N$ -光子源的开发、表征和控制对于量子技术应用是有帮助的。这项工作构成了在这个方向上向前迈出的一步，我们提出了一个腔量子电动力学设置设计的光子对的产生。我们分析它通过散射和主方程形式主义。从这两个框架之间的联系，它自然产生了一个物理标准，表征弱驱动系统的行为时，连续的反聚束双光子源。我们找到了最佳参数，我们的设置作为一个有效的光子对源，也表明它成为一个确定性的单光子下变频器。我们提供了一个基于最先进的超导电路的具体实现，展示了我们的建议是如何在当前技术的范围内。
2015-10-25 quant-ph
On-demand indistinguishable and entangled photons using tailored cavity designs
本研究通过定制环形布拉格反射器选择性增强双激子发射，实现高不可区分性和高偏振纠缠的光子对，并在电信C波段优化至近统一值。
2023-05-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Indistinguishable Single-Photon Sources with Dissipative Emitter Coupled to Cascaded Cavities
最近，Grange等人[Phys. Rev. Lett. 114，193601（2015）]显示了从量子发射体产生具有高不可逆性的单光子的可能性，尽管存在强的纯退相，但通过“funerals”发射到光子腔中。在这里，我们表明，级联双腔系统可以进一步改善光子特性，并大大降低Q因子的要求，以目前的技术可以实现的水平。我们的方法利用了超小模体积纳米腔的最新进展，并且不需要发射器的超快激发。这些结果是通过数值和封闭形式的分析模型与强发射体退相，代表室温量子发射体。
2018-09-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cavity Induced Interfacing of Atoms and Light
本章介绍了基于腔的光-物质量子界面，其中单个原子或离子与高精细光学腔强耦合。我们讨论了确定性产生的不可区分的单光子从这些系统中的原子-光子纠缠intractively链接到这个过程中，和信息编码使用这些光子的时空模式。此外，我们展示了如何建立上述发射过程的时间反演，以使用耦合的原子-腔系统作为量子存储器。沿着这条线，我们还讨论了腔光子的性能和表征的基本线性光学安排与单光束分束器的量子零差测量。
2015-02-24 quant-ph
Entanglement for a Bimodal Cavity Field Interacting with a Two-Level Atom
利用负性研究了二能级原子与双模腔场的纠缠。研究了类克尔介质和腔内光子数对纠缠度的影响。结果表明，要使两个腔场模纠缠，原子初态必须叠加。此外，我们还得出了两个腔模中光子数应该相等的结论。模式之间的相互作用，即克尔效应，具有显著的负贡献。注意到原子频率和腔频率的影响是不可区分的，所以本文做了相应的近似。这些结果对光学系统中的量子信息研究有一定的参考价值。
2009-05-30 quant-ph
Scheme for deterministic Bell-state-measurement-free quantum teleportation
在腔QED中提出了一种确定性的原子隐形传态方案。在隐形传态过程中不需要贝尔态测量，成功概率可达1.0。此外，该方案对腔衰减和热场不敏感。
2004-11-29 quant-ph
Deterministic single-atom source of quasi-superradiant $N$-photon pulses
我们提出了一个单原子，腔量子电动力学系统，兼容最近展示的，光纤集成的微和纳米腔设置，按需生产的光学数态，$0N$状态，和二项式码状态脉冲。该方案利用整个原子基态超精细能级内的拉曼跃迁，并利用激光和腔场与原子跃迁的失谐量远大于激发态超精细分裂。这使得动力学的一个简单的，腔阻尼的Tavis-Cummings模型与集体自旋确定的地面超精细水平的总角动量的减少。
2020-12-01 quant-ph
Improving the Indistinguishability of Single Photons from an Ion-Cavity System
我们研究了从耦合到光腔的囚禁离子中产生不可分辨的单光子的方案，这是量子网络的一个关键特征。通过选择腔辅助拉曼跃迁的初始状态，我们抑制了自发发射的不利影响，目前在类似的系统中，在以前证明的计划。在新方案的Hong-Ou-Mandel干涉测量中，我们测量到72（2）%的可见度，而对于具有类似参数的常用方案，其可见度为51（2）%。像这里展示的方案在分布式量子计算和通信中有应用，在这些领域中，高量子效率至关重要，并且依赖于单光子的相互不相容性。
2020-08-10 quant-ph
Cavity-Enhanced Two-Photon Interference using Remote Quantum Dot Sources
腔中的量子点已被证明是不可区分的单光子的非常明亮的源。然而，两个明亮的量子点源之间的量子干涉是基于光子的量子计算的关键步骤，却从未被研究过。在这里，我们利用设备的确定性制造来报告这样的测量。我们表明，腔量子电动力学可以有效地改善远程量子点源之间的量子干涉：难以区分的光子仍然可以干扰与高质量的光子发射的强Purcell制度的源具有良好的对比度。我们的测量和计算表明，腔量子电动力学是一个强大的工具，互连几个设备。
2015-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Splitting indistinguishable photons: Using linear optics to exceed the limit of photon blockade
光子-光子相互作用是量子光子信息处理的基本要求。产生这些相互作用的一种方法是利用与光学腔强耦合的原子。该系统具有光子阻塞效应，能够实现单光子开关和非经典光的产生。但是，该系统所实现的非线性效应受到基本的时间带宽约束。对于分裂两个不可区分光子的输入脉冲的简单情况，该约束对将光子路由到不同输出端口的效率施加了限制。我们表明，通过将强耦合原子与线性光学相结合，可以超过这个极限。通过优化线性光学变换的幺正性，我们实现了对非纠缠和纠缠光子的分裂效率的提高。我们的结果表明，它可能是可能的，以提高效率的非线性光学过程中的单光子水平，通过适当地利用线性光学。这些结果可能对光子处理量子信息有意义。
2022-05-30 quant-ph
Deterministic generation of nonclassical mechanical states in cavity optomechanics via reinforcement learning
本文提出利用强化学习优化脉冲驱动场，在腔光机械系统中确定性高保真制备非经典机械态（如福克态、叠加态及纠缠态），为量子态工程提供新途径。
2025-05-23 quant-ph
"Modes of the universe" study of two-photon deterministic, passive quantum logical gates
我们使用“宇宙模式”的方法来研究最近由Koshino，Ishizaka和Nakamura提出的腔介导的双光子逻辑门。我们澄清了更常用的输入输出形式主义之间的关系，和Koshino等人，并表明这个门的某些元素已经被其他作者所预见。我们的结论是，他们提出的门可以工作在良好的和坏的腔限制，只要脉冲是足够长的。我们的形式主义使我们能够估计分析的各种误差项的大小，并遵循的相互作用的过程中的场+腔系统的光谱演化。
2010-11-19 quant-ph
Deterministic coupling of a single silicon-vacancy color center to a photonic crystal cavity in diamond
单固体发射极与纳米腔的确定性耦合是集成量子信息器件的关键。在这里，我们制作了一个光子晶体腔周围的一个预先选定的单一的硅空位的颜色中心的钻石和演示修改的发射器内部的人口动态和辐射量子效率。受控的，室温腔耦合引起共振Purcell增强的零声子跃迁的因子为19，随着发射器的寿命减少2.5倍。
2014-08-08 physics.optics quant-ph
Massive parallel generation of indistinguishable single photons via polaritonic superfluid to Mott-insulator quantum phase transition
我们提出，激子-极化子陷阱阵列中的超流体到莫特绝缘体的量子相变可以用于大量并行产生难以区分的单光子。通过分析和数值方法，器件操作和系统性能的研究，使用现实的实验参数。这种确定性的、容错的、大规模的并行产生可能为光子量子信息处理开辟新的前景。
2010-03-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-demand generation of indistinguishable polarization-entangled photon pairs
不可区分且纠缠的光子对的按需源是不同量子信息应用（诸如光量子计算、量子中继器、量子隐形传态和量子通信）的基本组件。纠缠光子的参数下转换和四波混频源已经显示出高度的纠缠和不可分辨性，但是它们的产生过程的概率性质也产生了遵循泊松分布的零或多个光子对。这限制了它们在需要许多量子位和门操作的复杂算法中的使用。在这里，我们同时展示了超高纯度（g^（2）（0）< 0.004）、高纠缠保真度（0.81 +/- 0.02）、高双光子干涉非后选择性光子数（0.86 +/- 0.03和0.71 +/- 0.04）以及从单个半导体量子点按需产生偏振纠缠光子对。通过双光子共振激发方案，双激子布居确定性地准备由Pi脉冲。应用在没有显示出激子精细结构分裂的量子点上，这导致确定性地产生不可区分的纠缠光子对。
2013-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic coupling of a quantum emitter to surface plasmon polaritons, Purcell enhanced generation of indistinguishable single photons and quantum information processing
集成光子电路是全光、片上量子信息处理和量子计算机的重要组成部分。纳米等离子体电路中的确定性集成单光子源导致了在衍射极限之外操作的密集封装的可扩展量子逻辑电路。在这里，我们报告的耦合效率的单光子源的等离子体波导，特征传输光谱，传播长度，衰减长度，和等离子体的珀塞尔因子。我们模拟了金属-介质-金属波导中不同宽度介质的透射谱，以找到合适的波长。发现Al $_{2}$ O $_{3}$的最大传输长度为3.98 m，介电宽度为140 nm，耦合效率大于82%.发现等离子体Purcell因子与介电宽度（w）成反比，当w等于1 nm时，其高达31974。我们还计算了光子的量子特性，如不可逆性，发现如果单光子源是确定性耦合的，它可以通过等离子体纳米腔增强。进一步，我们提出了一个可扩展的金属-介质-金属波导基于量子逻辑电路使用的等离子体电路和马赫-曾德尔干涉仪。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Deterministic Single-Photon Source for Distributed Quantum Networking
一个三能级原子与一个高精细度光腔强耦合，根据需要发射出一系列单光子。光子是由两个原子基态之间的受激拉曼跃迁产生的，其中腔的真空场激励跃迁的一个分支，而激光脉冲确定性地驱动另一个分支。这个过程是么正的，因此本质上是可逆的，这对于量子通信和网络是必不可少的，并且光子应该适合于全光量子信息处理。
2002-07-23 quant-ph
Deterministic transfer of multiqubit GHZ entangled states and quantum secret sharing between different cavities
提出了一种将Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠态从一个腔中的$n$量子比特转移到另一个腔中的另一个$n$量子比特的方法.结果表明，具有任意纠缠度的$n$ -量子比特GHZ态$α\left\vert 00...0\right\rangle +β\left\vert 11...1\right\rangle $可以确定性地转移. GHZ态转移和操作时间都不依赖于量子位数，也不需要测量。这个建议是相当普遍的，可以应用于完成广泛的物理量子位相同的任务。此外，注意，$n$ -量子位GHZ状态$α\left\vert 00...0\right\rangle +β\left\vert 11...1\right\rangle $是用于编码单量子位任意纯状态$α\left\vert 0\right\rangle +β\left\vert 1\right\rangle $的量子秘密共享码。因此，这项工作也提供了一种方法来转移量子秘密共享从$n$量子比特在一个腔中的另一个$n$量子比特在另一个腔。
2017-02-03 quant-ph
Purcell-enhanced single photon source based on a deterministically placed WSe$_{2}$ monolayer quantum dot in a circular Bragg grating cavity
我们展示了一个确定性的Purcell增强的单光子源，通过集成原子级薄的WSe $_{2}$层与圆形布拉格光栅腔实现。该腔显著增强了原子薄层的光致发光，并支持用$g^{(2)}(0)<0.25$产生单光子。我们观察到位于布拉格光栅腔中心的WSe $_{2}$发射器的自发发射率的一致增加。这些WSe $_{2}$发射器自对准并确定性地耦合到这样的宽带腔，配置新一代确定性单光子源，其特征在于其简单且低成本的生产和固有的可扩展性。
2021-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A Pure and indistinguishable single-photon source at telecommunication wavelength
按需单光子源在电信波长处发射纯的和不可区分的光子，是部署基于光纤的量子网络的关键资产。事实上，单光子可以作为飞行量子比特，允许长距离的量子信息通信。嵌入GaAs中的自组装InAs量子点构成了高质量单光子的优良的几乎确定性源，但是绝大多数源在900-950 nm波长范围内工作，排除了它们在量子网络中的采用。在这里，我们提出了一种量子频率转换方案，用于将单光子从量子点转换到电信C波段，大约1550 nm，实现40.8%的端到端效率，同时保持高纯度和高程度的不可分辨性在转换过程中与测量值的$g^{(2)}(0)=2.4\%$和$V^{\text{corr}}=94.8\%$，分别。
2022-01-07 quant-ph
Deterministic coupling of a single nitrogen vacancy center to a photonic crystal cavity
我们描述和实验证明了一种技术之间的光子晶体（PC）纳米腔和单发射器的确定性耦合。该技术是基于在原位扫描的PC腔的样品，并允许定位的腔在所需的发射器与纳米级分辨率。该技术的力量，我们称之为扫描腔显微镜（SCM），通过将PC纳米腔耦合到金刚石中的单个氮空位（NV）中心来证明，金刚石是一种发射器系统，可提供光学可访问的电子和核自旋量子位。
2010-05-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Deterministic positioning of colloidal quantum dots on silicon nitride nanobeam cavities
设计一个精确定位的腔耦合有源介质阵列是混合集成光子学领域的一个重大实验挑战。我们确定性的位置解决方案处理胶体量子点（QD）的高品质因数氮化硅纳米梁腔，并证明光物质耦合。通过在包覆在聚合物抗蚀剂中的封装腔的顶部上光刻地限定窗口，并且旋涂QD溶液，我们可以精确地控制QD的放置，其随后耦合到腔。我们发现，耦合到腔的量子点的数量可以控制的窗口的大小。此外，我们证明在这个量子点腔平台的Purcell增强和饱和光致发光。最后，我们确定性地将量子点放置在光子分子上，并观察到量子点耦合腔的超模。我们的研究结果铺平了道路，通过工程的窗口大小和量子点尺寸控制耦合到一个腔的量子点的数量，并将允许在腔增强单光子发射，超低功率非线性光学，量子多体模拟与相互作用的光子的先进研究。
2018-07-08 physics.optics quant-ph
Bursts of polarised single photons from atom-cavity sources
提出一种通过耦合广义原子发射体与光学腔并利用特定量子化轴产生偏振单光子脉冲的方案，结合两种重制备方法，模拟预测单个87Rb原子可产生约1 kHz的10光子脉冲符合计数率。
2023-08-25 quant-ph
Deterministic assembly of a charged quantum dot-micropillar cavity device
发展未来的量子通信可能依赖于以确定性的方式设计光子和固态人工原子之间的腔介导相互作用的能力。在这里，我们报告了一组技术和实验的发展之间的确定性耦合的微柱腔和量子点trion跃迁的光学模式。我们首先通过面内磁场光谱确定带电跃迁，然后通过原位光刻将光腔模式调谐到其能量。此外，我们设计了一个非对称隧穿势垒，允许光捕获的电荷，辅助准共振泵浦方案，以控制其占用概率。我们通过共振荧光的二阶自相关测量来评估带正电荷的量子点的产生，并且通过测量设备作为单光子源的性能来评估这些自旋光子界面的光-物质相互作用的质量。
2020-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic macroscopic quantum superpositions of motion via quadratic optomechanical coupling
我们提出了一个方案，准备宏观量子叠加的运动在光机械纳米或微机械振荡器二次耦合到一个内腔场。非线性光-机耦合导致机械模和腔模之间的有效简并三波混频相互作用。量子叠加是相互作用和腔耗散共同作用的结果。我们用解析和数值方法证明了依赖于初始力学状态，可以实现各种确定性的量子叠加。通过维格纳函数的负性，还详细研究了机械阻尼的影响。本方案可以在具有当前技术的各种光机系统中实现。
2013-02-28 quant-ph
Two-photon interference from a bright single photon source at telecom wavelengths
长距离量子通信依赖于有效地产生和制备电信波长的单光子的能力。在许多应用中，这些光子也必须是不可区分的，使得它们在分束器上表现出干涉，这实现了有效的光子-光子相互作用。然而，具有高亮度的不可区分的单光子的确定性产生仍然是一个具有挑战性的问题。我们演示了在电信波长使用的InAs/InP量子点在纳米光子腔的双光子干涉。该腔增强了量子点的发射，得到了近似高斯的横模分布，经多光子校正后，输出耦合效率超过36%。我们还观察到Purcell增强的自发发射率高达4。使用这个源，我们产生线性偏振，高纯度的单光子在1.3微米波长和使用双光子干涉测量，表现出不可区分的活力的18%，没有后选择和67%后选择的发射表现出不可区分的性质。我们的结果提供了一个有前途的方法来产生明亮的，确定性的单光子在电信波长的量子网络和量子通信的应用。
2016-05-18 physics.optics quant-ph
Deterministic production of free-propagating Fock states of programmable photon number from a single atom-cavity system
我们提出了一种从单模光腔与单原子和激光脉冲相互作用中产生按需泄漏Fock态的机制。光子的数目可以选择，因为它是由原子的基态的塞曼子结构及其初始状态决定的。当圆偏振激光脉冲通过远失谐拉曼散射完全转移基态超精细态$F$的塞曼子能级之间的原子布居数从而产生线偏振腔光子时，实现了$1\leq n\leq2F$光子的自由传播Fock态的确定性产生。我们分析了考虑自发损耗和腔阻尼时光场的演化。我们证明了利用同一原子的不同跃迁产生不同光子数的Fock态的可能性。我们还表明，这种技术提供了一个确定性的来源的训练相同的多光子Fock态，如果一个序列的左，右圆偏振激光脉冲。所得到的态在量子计算和模拟中有潜在的应用。
2012-02-21 physics.atom-ph quant-ph
Photon Routing in Cavity QED: Beyond the Fundamental Limit of Photon Blockade
光子阻塞效应的最简单和看似直接的应用，其中一个光子的传输阻止了其他光子的传输，将是将两个传入的不可区分的光子分离到不同的输出端口。我们表明，时间-能量的不确定性关系固有地防止这种理想的情况下，封锁是由一个两级系统。这一限制的基本性质是揭示了这样一个事实，即在强耦合区的腔QED的光子封锁，由Jaynes-Cummings能级结构的非线性，表现出的效率和时间行为相同的光子封锁在坏腔区，其中潜在的非线性是原子本身。我们证明，这一限制可以超过，但不能避免，利用入射光子之间的时间-能量纠缠。最后，我们展示了如何通过使用耦合到单侧腔的三能级原子来完全规避这个限制，从而实现理想且鲁棒的光子路由机制。
2011-09-03 quant-ph
Collective excitations of atoms and field modes in coupled cavities
讨论了两个或三个q位掺杂耦合腔系统的精确解。利用系统的固有对称性分析了受激辐射体和光子之间不可区分的问题。结果表明，将辐射子和光子看作一种新的极化激元激发，可以大大简化求解过程。在考虑不可分辨原理的情况下，得到了每个腔中单激励和双激励下薛定谔方程的精确解。与传统的独特情况相比，这种方法在解释量子纠缠态方面开辟了新的可能性（例如，见[1，2]），因为系统中自由度的数量减少了。考虑到辐射体与光子的耦合能量大于与外真空场的耦合能量，我们得到了耦合辐射体系统的集体激发通过腔场倾倒的主方程。通过对主方程的解析和数值求解，得到了新修饰准能级的布居随时间的变化关系。
2013-09-10 quant-ph
