Atomtronics-enabled Quantum Technologies
原子电子学是量子技术中的一个新兴领域，它有望实现“原子电路”架构，利用在由不同形状和强度的激光场或称为原子芯片的微磁路产生的多功能微光学电路中操纵的超冷原子。虽然为计算和信息传输设计新的应用程序是该领域的一个明确目标，但Atomtronics希望扩大量子模拟器的范围，并利用新的基础科学来访问新的物理机制。通过这个焦点问题，我们希望调查原子电子学支持的量子技术的现状。我们收集关于该领域概念和应用方面的文章，以进行各种开发，既可以扩展现有基于原子的量子设备的范围，也可以为量子技术的新路线设计平台。
2016-12-22 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum ultra-cold atomtronics
众所周知，半经典分析并不总是适合于原子电子学器件，但完全量子分析往往是必要的，以作出可靠的预测。虽然使用密度矩阵可以处理在少量位置处的少量原子，但是当系统变得更大时，完全量子分析通常不是直接的。我们表明，全量子正P表示是一个可行的计算工具。我们假设一个原子电子相位门组成的四个井在一个玻色-哈伯德配置，其中的半经典动力学是可控的使用在一个井中的原子模式的相位。我们表明，该设备的性能的正P表示的量子预测有半经典的关系不大，和性能显着依赖于实际的量子态的初始占用模式。我们发现，初始相干态导致最接近经典动力学，但初始Fock态给出的结果是相当不同的。完全的量子分析也为深入的量子原子电子学打开了大门，其中纠缠和EPR（Einstein-Podolsky-Rosen）转向等特性成为设备的有价值的技术特性。
2015-02-18 quant-ph
Atomtronic superconducting quantum interference device in synthetic dimensions
School of Applied Science, Beijing Information Science and Technology University（北京信息科技大学应用科学学院）
该研究在合成维度中实现了一种高相干、可扩展的原子tronics超导量子干涉仪，利用人工磁通量作为量子比特控制参数，提升了量子逻辑门的可扩展性与集成能力。
2026-01-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Chaos and two-level dynamics of the Atomtronic Quantum Interference Device
我们从半经典的角度研究了原子电子学量子干涉器件。我们考虑一个$M$网站环，是由玻色哈伯德哈密顿。在电流流动中的相干拉比振荡是可行的，由于混沌辅助隧穿而具有增强的频率。我们强调的后果，引入一个薄弱环节的电路。在后者的情况下，我们澄清相空间的考虑，在建立一个有效的“系统加浴”描述的约瑟夫森-卡尔德拉-莱格特哈密顿。
2015-10-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
The quantum solitons atomtronic interference device
我们研究了一个被限制在环形势中并被弱连接中断的吸引玻色子的量子多体系统。利用这种架构，该系统定义了利用量子孤子电流的原子电子量子干涉器件。我们表明，该系统的特点是特定的相互作用之间的相互作用和薄弱环节的强度。特别是，我们发现，根据操作条件，电流可以是一个普适的函数的杂质和相互作用的强度之间的相对大小。通过一个淬火动力学协议，这是原子电子学的拉比干涉仪的对应物的低躺多体状态进行了研究。用这种方法，我们演示了我们的系统如何定义一个两级系统的耦合孤子电流。通过对动量分布的分析，讨论了当前状态。
2021-12-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Integrable atomtronic interferometry
高灵敏度的量子干涉测量需要的不仅仅是纠缠态。这是通过深入理解系统中的量子相关性来实现的。可整合模型提供了一个框架来发展这种理解。我们交流的干涉仪协议的可积模型，描述了在一个四站点配置玻色子的相互作用的设计。某些可观测量的量子动力学的解析公式计算。这些将系统的功能暴露为NOON状态的干涉测量标识符和生产者。该系统等效于一个作用于两个混合量子点的受控相位门，也体现了海森堡极限干涉与量子信息的等价性。这些结果有望为集成性增强的原子电子技术开辟新的途径。
2022-05-30 quant-ph
Quantum phase transition modulation in an atomtronic Mott switch
莫特绝缘体由于具有很小的量子数涨落而能提供稳定的量子态和较长的相干时间，使其成为量子存储器和原子电路的良好候选材料。我们提出了一个使用超冷玻色气体和光晶格的一维莫特开关的原理证明。随着时间的推移，块抽取模拟-有效的矩阵产品状态的方法-我们设计了一种方法，瞬态参数表征通过本地激发，便于工程到更复杂的atomtronics。我们通过调节光晶格的强度来执行开关操作，并且因此通过电导转变来调节相互作用强度，这是由于“婚礼蛋糕”Mott结构的受限修改。我们证明了时间依赖性的福克态传输和保真度的激发作为一种手段，调整了设备在一个双井和作为衡量噪声性能。通过$g^{(2)}$措施的两点相关性提供了额外的信息，由于限制的潜在的莫特绝缘背景上的超流碎片。
2018-05-14 cond-mat.quant-gas quant-ph
Atomtronic protocol designs for NOON states
可靠地制备非经典态的能力将在量子技术的实现中发挥重要作用。NOON态，属于薛定谔猫态，已经成为几个应用的主要候选者。从一个模型的偶极玻色子局限于一个封闭的电路的四个网站，我们展示了如何产生NOON状态。这是通过设计协议，通过使用时间演化，应用程序的外部字段，和本地投影测量转换初始Fock状态到NOON状态。通过改变外场强度，我们演示了如何控制系统将相位编码为NOON状态。我们还讨论了物理上的可行性，通过一个光晶格设置。我们的建议阐明了量子可积系统在原子电子学协议设计中的好处。
2021-02-05 quant-ph
Readout of the atomtronic quantum interference device
玻色-爱因斯坦凝聚体被限制在环形晶格中，被弱连接中断，并被有效的磁通量穿透，定义了超导量子干涉装置的原子对应物：原子电子量子干涉装置（AQUID）。在本文中，我们报告通过自外差协议检测系统中的当前状态。根据NIST和Paris小组的最初提议，环凝聚多体波函数干扰从环中心扩展的参考凝聚。我们专注于实现有效量子比特动力学的rf-AQUID。研究了Bose-Hubbard动力学和Gross-Pitaevskii动力学。对于玻色-哈伯德动力学，我们证明了自外差协议可以应用，但高阶相关性的干扰凝聚体的演变测量读出系统的当前状态。通过分析环凝聚态飞行时间中的噪声，研究了如何区分宏观量子相干性态。
2018-02-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Continuous matrix product states with periodic boundary conditions and an application to atomtronics
介绍了一种求解一维周期边界条件量子场论的时间演化算法。这是通过将Dirac-Frenkel含时变分原理应用于具有周期边界条件的平移不变连续矩阵乘积态来实现的。此外，该方法还引入了附加的边界自由度来研究量子杂质问题。该算法允许在传输矩阵的频谱中的截止，因此具有有效的计算缩放。特别是，我们研究的原子电子系统的原型的例子-一个相互作用的玻色气体旋转的环形陷阱中存在的局部势垒。
2017-01-31 cond-mat.quant-gas quant-ph
Atomtronic Matter-Wave Optics
本文提出在半径仅485微米的环形时间平均绝热势中实现物质波准直、聚焦和δ-踢冷却，将BEC膨胀能量降低34倍，为小型化原子电子学量子传感器奠定基础。
2025-06-06 quant-ph
Persistent Currents in Atomtronic Circuits of SU(N) Fermions
本研究探索强相互作用SU(N)费米子环形量子气体中的持续电流，为基于该平台的物质波电路新概念提供依据，推动原子电子学发展，有望助力高灵敏量子器件与冷原子量子模拟器研发。
2023-11-06 cond-mat.quant-gas quant-ph
Roadmap on Atomtronics: State of the art and perspective
原子电子学研究超冷原子通过不同形状和强度的磁性或激光产生的波导操纵的物质波电路。通过这种方式，可以构建新型的量子网络，其中相干流体可以通过原子和分子物理学领域开发的技术来控制。特别是，可以访问具有增强的精度、控制和操作条件灵活性的量子设备。与此同时，还可以开发利用相干电流的新的量子模拟器和仿真器。在这里，我们调查了原子电子学支持的量子技术的前景，并在不久的将来为该领域绘制了路线图。本文综述了物质波电路设计和原子芯片的最新进展。Atomtronic网络被部署为有前途的平台，以新的角度和新的转折来探测多体物理。后者可以在均衡和非均衡情况下进行。介观物理学中的许多相关问题，如费米子或玻色子原子电路中的持续电流和量子输运，通过一个新的镜头进行研究。本文综述了原子电子学中的一些量子器件和传感器。最后，我们讨论了碱土金属和里德伯原子作为实现具有特殊功能的原子电子电路的潜在平台。
2021-06-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Modeling the atomtronic analog of an optical polarizing beam splitter, a half-wave plate, and a quarter-wave plate for phonons of the motional state of two trapped atom
在本文中，我们提出了一个方案来模拟光学元件的声子模拟，包括偏振分束器，一个半波片，和一个四分之一波片，以及CNOT和泡利门的实现，通过使用两个原子限制在一个二维平面。原子的内部态被认为是里德伯圆态。利用这个模型，我们可以操纵原子的运动状态，在光机械集成电路的量子信息处理和量子模拟的可能应用。为此，我们研究了两个囚禁原子与两束圆偏振拉盖尔-高斯光束的相互作用，使得光束选择性地只照射其中一个原子。
2017-08-26 quant-ph
Acceleration-induced transport of quantum vortices in joined atomtronic circuits
本研究探讨加速度对连接环形玻色-爱因斯坦凝聚体中持久流转移的影响，发现加速度导致涡旋单向转移，并提出超冷双环加速度计概念。
2025-06-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
An Atomtronic Flux Qubit: A ring lattice of Bose-Einstein condensates interrupted by three weak links
我们研究了一个由玻色-爱因斯坦凝聚体组成的物理系统，该凝聚体被限制在一个被三个弱连接中断的环形晶格势中。该系统被假定为驱动的有效磁通穿透环晶格。利用路径积分技术，我们在纯量子相动力学机制下研究了系统的有效量子动力学。此外，通过对玻色-哈伯德模型光谱的精确对角化分析，研究了密度量子涨落的影响。我们证明了一个明确的两能级系统出现通过调谐的磁通量在简并。晶格限制，平台的冷凝物，实验上实现采用空间光调制器。
2016-07-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum tomography of the superfluid-insulator transition for a mesoscopic atomtronic ring
本文提出用相空间层析半经典方法分析有限尺寸Bose-Hubbard电路的超级流体-绝缘体转变，揭示量子相变处的混沌指纹，并通过Higgs测度表征多体本征态涨落及Goldstone与Higgs带的形成。
2025-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stabilizing persistent currents in an atomtronic Josephson junction necklace
本研究在环形超流体构成的原子电子学约瑟夫森结项链中实现有限环流态，发现增加结数可提升临界电流与环流稳定性，揭示其与超流体分数变化的相反趋势，为原子电子学应用及宏观叠加态观测提供新途径。
2023-11-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
dc atomtronic quantum interference device: quantum superposition of persistent-current states and a parity-protected qubit
本文基于双模近似下的广义Bose-Hubbard模型研究直流原子电子学量子干涉器件，发现中心频率处可形成原子数奇偶性保护的量子比特，并揭示了频率精度与量子比特品质因数间的反比关系。
2024-03-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Atomtronic routing of dipolar bosons in a four-well star potential
本研究基于星形四阱势中偶极玻色子的可积模型，开发可调谐原子路由协议，识别出可解析的简谐动力学区域，实现三种外场控制模式，可模拟原子解复用与复用器件，助力量子器件控制机制研发。
2025-10-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Atomtronics with a spin: statistics of spin transport and non-equilibrium orthogonality catastrophe in cold quantum gases
本文研究了超冷原子量子气体非平衡自旋输运的全计数统计。该装置利用原子系统中的自旋控制机制，在自旋不平衡的双组分费米气体中引入杂质原子，产生自旋输运。与固态实现相比，在超冷原子中，自旋弛豫和来自外部源的退相干被大大抑制。因此，一旦通过操纵费米系统的内部自旋自由度来关闭自旋电流，非平衡自旋布居保持恒定。因此，可以直接计数每个储存器中的自旋的数量以研究自旋翻转的完整计数统计，这在固态器件中是众所周知的挑战。此外，使用拉姆齐干涉法，动态杂质响应可以测量。由于杂质与多体环境的相互作用是不平衡的，我们的装置提供了一种实现非平衡正交性突变的方法。在这里，即使是自旋水库最初准备在零温度状态下，拉姆齐响应表现出指数衰减，这是在传统的幂律衰减安德森的正交性灾难。通过将我们的系统映射到一个多步费米海，我们能够推导出在后期的杂质响应的解析表达式。这使我们能够揭示拉姆齐对比度的衰减率和自旋翻转的完整计数统计之间的密切联系。
2018-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Emission spectrum of broadband quantum dot superluminescent diodes
本文提出了一种在量子白噪声极限下宽带量子点超辐射发光二极管放大自发发射的微观理论。从多模量子理论出发，我们有能力得到所有阶的时间关联函数。特别是，我们推导出速率方程的光功率密度，在二极管内的量子点的非均匀系综的水平占用，以及发射光谱。作为主要结果，我们发现外部功率谱作为与洛伦兹响应的二极管内光子谱的卷积。假设高斯光-物质耦合产生类似形状的高斯输出光谱，这与现有的实验数据非常吻合。
2019-05-15 quant-ph
Quantum Random Number Generator based on Tunneling effects in Si Diode
在此之前，我们用InGaAs单光子雪崩二极管搭建了一套无光子量子随机数发生器（QRNG）。我们利用了量子隧穿效应的随机性。在这里，我们利用硅二极管中的隧穿信号来实现量子随机数发生器。在我们的实验中，我们没有像在InGaAs QRNG中那样在二极管之间施加周期性脉冲，而是施加固定电压并检测相邻隧穿信号之间的时间间隔，作为随机源。这种Si QRNG在其原始数据的随机性方面具有很高的性能，并且几乎没有后处理。实验中的数据传输速率为6.98MB/s，如果对温控系统进行改进，数据传输速率可以达到23 MB/s。
2018-05-27 quant-ph
Quantum Catcher: Trapping and cooling particles using a moving atom diode and an atomic mirror
提出了一种原子冷却的理论方案，即压缩运动粒子的速度和位置分布。这是通过粒子与移动的原子镜和移动的原子二极管的组合的碰撞来实现的。原子二极管是一种单向势垒，即原子只能在一个方向上通过的光学器件。我们表明，该计划的效率取决于二极管和反射镜的轨迹。我们研究了该方案的经典和量子力学描述，以及数值模拟，以显示在每种情况下的效率。
2017-11-03 quant-ph
Quantum heat diode versus light emission in circuit quantum electrodynamical system
本文基于电路QED双光子Rabi模型设计热二极管，发现其在失谐超强耦合下性能更优，并通过光子探测率的非互易性揭示热二极管行为的量子光学机制。
2023-04-04 quant-ph
Nonreciprocal quantum information processing with superconducting diodes in circuit quantum electrodynamics
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
本文提出利用超导二极管作为非互易元件，实现非互易量子比特耦合和量子纠缠生成，展示了其在量子网络中的应用潜力。
2026-04-20 quant-ph
Quantum optical diode with semiconductor microcavities
半导体二极管作为整流器，允许单向电子传输，是集成电路中信息处理的关键。类似地，工作在特定目标波长的光整流器（或二极管）最近成为光通信和信号处理中的梦想器件。本文提出了一种在少光子水平上实现光子输运的光学二极管的方案。该系统由两个空间重叠的单模半导体微腔通过${χ^{(2)}}$非线性耦合组成。预测在该系统中将发生光子阻塞。这些光子阻塞效应可以通过调谐输入激光场（驱动场）的频率来实现。基于这些阻塞，我们推导出解析的单光子和双光子电流的零和有限时间延迟的二阶关联函数。结果表明，该系统可以作为一个单光子和双光子量子光学二极管，允许光子传输在一个方向上比在其他更有效。
2014-03-22 quant-ph
Quantum thermal diode with additional control by auxiliary atomic states
本文研究了由两个二能级原子耦合辅助原子构成的量子热二极管，发现辅助原子的激发态与基态分别能增强和减弱整流效应，通过设计耦合可消除整流效应，实现了对热流和整流性能的辅助原子态控制。
2025-10-15 quant-ph
Quantum information diode based on a magnonic crystal
本文提出基于磁振子晶体的量子信息二极管，利用非互易磁振子色散与共振散射实现定向量子信息传输，并可通过外电场和磁电效应调控。
2023-07-12 quant-ph
Rubidium resonant squeezed light from a diode-pumped optical-parametric oscillator
我们演示了一个半导体激光抽运系统产生的正交压缩和偏振压缩。由于其过量的相位噪声，二极管激光器是具有挑战性的相位敏感的量子光学实验，如正交压缩。我们提出的系统克服了相位噪声的二极管激光器通过一个组合的主动稳定和适当的延迟在本地振荡器的光束。所产生的光与795nm处的铷D1跃迁共振，因此可以很容易地用于量子存储实验。
2008-07-27 quant-ph
Quantum Optical Two-Atom Thermal Diode
提出了一种基于两个热池之间通过一对相互作用的量子比特进行热传递的热二极管的量子光学模型。我们发现，如果量子位耦合的拉曼场，诱导各向异性的相互作用，热流可以成为非互易的，并进行整流，即使浴有相同的耗散率和/或量子位是共振的。热流整流解释的四波混频和拉曼跃迁之间的相互作用的量子比特的修饰状态，并由一个全球性的主方程。各向异性的两量子比特相互作用是目前这种简单的量子热二极管的关键，其谐振操作允许高效率整流大热流。浴场的空间重叠的影响得到解决。我们还讨论了可能实现的模型系统在各种平台，包括光学机械系统，系统的捕获离子，和电路QED。
2018-10-25 quant-ph
Tunneling dynamics in exactly-solvable models with triple-well potentials
受原子电子学、冷原子器件和玻色-爱因斯坦凝聚体动力学的新发展趋势的启发，我们将N = 4的扩展超对称量子力学的一般方法应用于三势阱（对称和非对称）的等谱哈密顿量.在N = 4 SQM方法中，得到了考虑光谱所有状态的量子力学传播子的封闭形式。对于谐振子的初始哈密顿量，我们得到了势、波函数和传播子的显式表达式。将所得结果应用于三势阱中局域态的隧穿动力学，并研究了其特性。特别是，我们观察到一个约瑟夫森型隧道跃迁的波包，其部分捕获的效果和非单调依赖的隧道动力学的形状上的三阱势。我们调查，除其他外，通过改变中央井的参数控制隧道传输的可能性，我们简要地讨论了这方面的潜在应用atomronics设备。
2013-03-04 hep-th quant-ph
Tunable single-photon diode by chiral quantum physics
本文研究了单光子在一维波导中的散射。单光子输运性质与对称耦合情况有本质的不同。单光子沿相反方向向发射极传播时表现出不同的传输行为，这是单光子二极管的一种表现。在理想手征耦合情况下，单光子输运在一个方向上的临界耦合透射概率为零，而在相反方向上的透射概率为1。只有当单光子频率满足一定条件时，二极管才能正常工作。对于二能级发射体，当单个光子与发射体接近共振时，二极管工作良好。对于$Λ$型三能级发射器，当单光子频率发生较大变化时，可以通过调节外激光器的参数来保证二极管的正常工作。后者提供了一种实现单光子开关的方法，在这种方法中，尽管考虑了发射体的衰减，单光子的传输几率仍然可以达到零或1。
2018-03-12 quant-ph
Generation of twin beams from an optical parametric oscillator pumped by a frequency-doubled diode laser
利用半导体激光器倍频泵浦a切KTP晶体，利用三共振光学参量振荡器产生了量子关联孪生光束。在50 mW的半导体激光器驱动下，获得了5.1 mW的1080 nm经典-非经典光转换输出。在3 MHz的检测频率下，成功地观察到双光束之间的强度差的量子噪声降低4.3dB（63%）。
2004-06-16 quant-ph
Quantum Thermal Rectification to design thermal diodes and transistors
在这篇文章中，我们研究如何可以交换热量的两个级别系统（TLS），他们每个人都耦合到一个热库。使用Born马尔可夫近似求解密度矩阵的主方程来执行计算。我们分析了热二极管和热晶体管可以获得的条件以及它们的优化。
2016-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-fast quantum randomness generation by accelerated phase diffusion in a pulsed laser diode
我们演示了一个高比特率量子随机数发生器的干涉检测相位扩散的增益开关DFB激光二极管。在几GHz频率下的增益切换产生具有几乎相等幅度和随机相位的亮脉冲的训练。一个不平衡的马赫-曾德尔干涉仪被用来干扰随后的脉冲，从而产生强随机幅度脉冲，这些脉冲被检测和数字化，以产生一个高速率的随机比特串。利用已建立的半导体激光器场动力学模型，我们预测了高可见度干涉和几乎完全的真空涨落引起的脉冲之间的相位扩散制度。这些都证实了在干涉仪的输出脉冲功率统计的测量。使用5.825 GHz的激发速率和14位数字化，我们观察到43 Gbps的量子随机性产生。
2014-01-22 quant-ph
Dissipation-assisted few-photon optical diode
Hunan Key Laboratory for Micro-Nano Energy Materials and Devices and School of Physics and Optoelectronics, Xiangtan University（湘潭大学物理与光电工程学院）；Department of Electronic Science, College of Big Data and Information Engineering, Guizhou University（贵州大学大数据与信息工程学院电子科学系）
该研究通过耗散非线性腔体实现单光子和双光子二极管，揭示了耗散对非 reciprocal 量子设备的潜在应用。
2025-06-23 quant-ph
Offset-locking-based frequency stabilization of external cavity diode lasers for long-distance quantum communication
长距离量子通信需要量子中继器。为了有效地耦合量子纠缠光子源与窄线宽量子存储器，我们在1514和1010 nm处进行了两个激光器的频率稳定。纠缠光子源的1514 nm泵浦光的频率稳定度为3.6 \times 10^{-12}（τ= 1 s）。波长转换系统的1010 nm泵浦激光器表现出3.4 \times 10^{-12}（τ= 1 s）的频率稳定性。两种激光器的稳定性比Pr：YSO量子存储器的4 MHz的频率宽度小大约两个数量级。这种稳频激光器可以实现量子存储器和量子中继器中纠缠光子源的远程耦合。
2021-08-30 quant-ph
Pure classical correlation dominant quantum thermal diode via three triangular-coupled qubits
本文研究三个三角耦合量子比特构成的热二极管，发现内部耦合增强热流，且纯经典关联而非量子关联主导热整流行为。
2023-07-05 quant-ph
Quantum illumination imaging with a single-photon avalanche diode camera
单光子雪崩二极管（SPAD）阵列是生物光子学、光学测距和传感以及量子光学中的重要工具。然而，它们的像素数量少，量子效率低和填充因子小，迄今为止阻碍了它们在实际成像应用中的使用。在这里，我们展示了全场纠缠光子对相关成像使用100 kpixels SPAD相机。通过测量超过500万对位置之间的光子重合，我们检索的成像系统的完整点扩散函数和随后的高分辨率图像的目标物体照明的空间纠缠光子对。我们证明了我们的成像方法对杂散光具有鲁棒性，使量子成像技术能够超越实验室实验，走向现实世界的应用，如量子激光雷达。
2020-07-31 physics.optics quant-ph
Atomically thin quantum light emitting diodes
过渡金属二硫属化合物（TMD）是一种光学活性层状材料，具有快速光电子学和片上光子学的潜力。我们证明了电驱动的单光子发射从局部网站在钨二硒化物（WSe 2）和二硫化钨（WS 2）。为了实现这一点，我们制造了包括单层石墨烯、薄六方氮化硼和TMD单层和双层的发光二极管结构。光子相关测量被用来确认单光子性质的光谱尖锐的发射。这些结果将TMD系列作为混合、宽带、原子级精确量子光子器件的平台。
2016-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Compact quantum random number generator based on a laser diode and silicon photonics integrated hybrid chip
本文设计并实验验证了一种激光二极管与硅光子混合集成的紧凑型低功耗QRNG，通过优化多模干涉仪和噪声比实现中等MHz速率应用。
2024-01-20 quant-ph
Magnetically induced Josephson nano-diodes in field-resilient superconducting microwave circuits
Physikalisches Institut, Center for Quantum Science (CQ)
研究开发了在强磁场下工作的非线性和可调谐超导微波电路，发现纳米缩窄量子干涉仪中的磁场诱导约瑟夫森二极管效应，提高了电路性能，并揭示了其在量子电路中的应用潜力。
2026-04-01 cond-mat.supr-con quant-ph
A SOI Integrated Quantum Random Number Generator Based on Phase fluctuations from a Laser Diode
随机数是科学和技术的基本资源。在产生随机数的不同方法中，利用量子力学定律产生的随机数已被证明是可靠的，并且可以以足够的速率产生以供实际使用。虽然这些演示显示出非常好的性能，但大多数使用自由空间和光纤的实现都受到其尺寸的限制，这严重限制了它们的实际应用。在这里，我们报告了一个量子随机数发生器的基础上从二极管激光器的相位波动，其中所需的其他光学元件集成在一个毫米级的单片绝缘体上硅芯片。我们的设备以Gbps的生成速率运行，输出的随机数通过了NIST的统计测试。考虑到该器件的尺寸，其简单，鲁棒和低功耗的操作，以及硅光子学的快速工业吸收，我们预见到在更复杂系统中报告的设计的广泛集成。
2018-04-13 quant-ph
Full-quantum light diode
在量子水平上一维纳米材料中的单向光传输是即将到来的计算设备要实现的关键目标。本文采用基于主方程的全量子力学方法，研究了光在耦合到一维波导中的一对二能级系统中的单向输运。通过与已发表的半经典结果比较，我们发现系统的非线性降低，从而也降低了单向光传输效率。虽然不是完全有效的，我们发现，所考虑的量子系统可以作为一个发光二极管的效率约为60%。我们的结果可用于经典光和量子化光的量子计算。
2016-01-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum heat valve and diode of strongly coupled defects in amorphous material
本研究利用两个耦合二能级原子，通过机械应变控制实现量子热阀和热二极管功能，发现宽电压范围和温度差下可实现高性能整流，非对称耦合增强热输运，为量子热机设计提供新途径。
2024-01-09 quant-ph
Single-photon-emitting diodes: a review
紧凑而可靠的非经典光源可以在新兴技术中找到许多应用，如量子密码学，量子成像以及量子物理学的基础测试。由于这个原因，单个自组装量子点已经被广泛研究，但绝大多数报道的工作仅限于光激发源。在这里，我们讨论了迄今为止所取得的进展，和前景，电驱动单光子发射二极管（SPEDs）。
2006-10-31 cond-mat.other quant-ph
2.23 GHz gating InGaAs/InP single-photon avalanche diode for quantum key distribution
我们实现了用于单光子检测的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD），其迄今为止报道的最快门控频率为2.23 GHz，接近SPAD带宽给定的极限- 2.5 GHz。我们提出了一个有用的方法来表征的afterpulsing的快速门控，可以很容易地与传统的门控制度的比较分布。在相干单向量子密钥分发（QKD）协议中，我们比较了这种快速选通方案与自由运行探测器和超导单光子探测器（SSPD）的性能。快速选通系统非常适合于高速率和长距离QKD应用，其中Mbps密钥速率可以在小于40 km的距离下以50 ns的死区时间实现，并且最大距离被限制为~ 190 km，具有5 $μ$ s的死区时间。这些结果表明后脉冲不再是QKD的限制因素。
2010-02-17 quant-ph
High photo-excited carrier multiplication by charged InAs dots in AlAs/GaAs/AlAs resonant tunneling diode
提出了一种基于量子点的高灵敏度光子探测方法，工作温度为77 K。该探测结构基于AlAs/GaAs/AlAs双势垒共振隧穿二极管和一层自组装InAs量子点（QD-RTD）。每秒115个光子的光子速率在该结构中产生了10 nA的光电流，对应于10^7的光激发载流子倍增因子。这种高倍增因子是通过量子点诱导的记忆效应和QD-RTD结构的共振隧穿调谐效应实现的。
2007-10-15 quant-ph
Spin-Photon Entangling Diode
我们提出了一种半导体器件，可以电产生纠缠的电子自旋光子态，提供了一个积木的纠缠遥远的自旋。该器件由一个p-i-n二极管结构，结合了耦合双量子点。我们表明，电子控制的二极管偏置和本地门控允许产生的单光子纠缠与一个强大的量子存储器的基础上的电子自旋。分析了这种方法控制自旋光子纠缠的实际性能。
2007-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum random number generator based on quantum tunneling effect
利用电子的量子隧穿效应的内在随机性，提出了一种量子随机数发生器的实验实现方案。我们开发了InGaAs/InP二极管，其价带和导带共享一个准恒定的能量势垒。我们在InGaAs/InP雪崩二极管上施加偏压，使二极管工作在盖革模式下，并以周期脉冲触发隧穿事件。最后，经过数据采集和后处理，我们的量子随机数产生速率达到了8 Mb/s，最终数据通过NIST测试和Diehard测试验证。我们的实验的特点是一个创新的低成本，光子源免费，集成，甚至芯片实现的方法在量子随机数产生。
2017-11-06 quant-ph
Irreversible photon transfer in an ensemble of $Λ$-type atoms and photon diode
我们发现，一对量子化腔模与光谱展宽的兰姆达型原子系综相互作用类似于耦合到玻色子库的两能级系统系综。这为光子模式之间的不可逆光子转移提供了可能性。可以设计储存器的态密度以及量子态，从而允许观察诸如量子芝诺效应和反芝诺效应、衰变通道的相消干涉以及压缩真空中的衰变等效应。作为一个特定的应用，我们讨论了光子二极管，即一个设备，该设备将单个光子从两个输入端口中的任何一个端口引导到一个公共的输出端口。
2009-07-03 quant-ph
Quantum correlation measurement with single photon avalanche diode arrays
用于探测光的量子特性的时间光子相关测量通常需要多个单光子探测器。单光子雪崩二极管（SPAD）阵列技术的进展突出了其作为量子成像和光子数分辨（PNR）实验的高性能探测器阵列的潜力。在这里，我们证明了这种潜力，通过将一种新的芯片上SPAD阵列与55%的峰值光子检测概率，低暗计数率和串扰概率为0.14%，每次检测，在共聚焦显微镜。这使得能够可靠地测量来自单个量子点发射器的二阶和三阶光子相关性。我们的分析克服了检测器间的光学串扰背景，即使它比我们微弱的信号大一个数量级。为了展示这种方法的广阔应用空间，我们实现了最近推出的超分辨率成像方法，量子图像扫描显微镜（Q-ISM）。
2019-10-03 physics.optics quant-ph
Twisted Superconducting Quantum Diodes for High Fidelity Anharmonic Qubits
University of Florida（佛罗里达大学）；National Cheng Kung University（国立成功大学）；Institute of Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院物理研究所）；State University of New York at Buffalo（纽约州立大学布法罗分校）
本研究针对超导电路噪声与背散射问题，在扭转NbSe₂双层膜中实现量子二极管，1度扭转使效率达27.6%，发现中等效率更利于保持量子比特非谐性，为高保真量子电路设计提供新原则。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
