Experimental Realization of Entanglement Concentration and A Quantum Repeater
我们报道了利用脉冲参量下转换产生的两个偏振纠缠光子对实现纠缠集中的实验。与此同时，我们的设置还提供了量子中继器的原理证明。我们的程序的质量进行验证，观察违反贝尔不等式超过5个标准差。实验中获得的高精度表明，该方法可以满足量子中继器多级实现中对可容忍误码率的要求，从而为远距离量子通信提供了一个实用的工具箱。
2003-01-22 quant-ph
Practical quantum repeaters with linear optics and double-photon guns
我们展示了如何创建实用的，高效的，量子中继器，采用双光子枪，长距离光量子通信。这些枪可以根据需要产生偏振纠缠的光子对。一个这样的源可以是更小的量子点，其相对于参数下转换具有明显的优势，即创建光子对的概率接近1，而创建多个光子对的概率为零。交换和净化组件由偏振分束器和概率光学CNOT门实现。
2002-03-27 quant-ph
Quantum Repeaters based on Single Trapped Ions
我们分析了基于单囚禁离子的量子中继协议的性能。在每个节点处，嵌入到高精细度腔中的单个捕获离子发射单个光子，其偏振与离子状态纠缠。在位于两个节点中间的中心站对两个光子的特定检测预示着两个远程离子的纠缠。纠缠可以扩展到很长的距离，通过应用连续的纠缠交换操作的基础上的两个离子门操作，已经被证明具有高精度的实验。我们的计算表明，这种基于离子的量子中继器协议可实现的纠缠分布速率比基于原子系综存储器和线性光学的最知名方案可实现的速率高出几个数量级。主要原因是，对于被捕获的离子，纠缠交换操作是确定性地执行的，与线性光学每次交换的成功概率低于50%相反。该方案需要有效收集发射的光子，这可以用腔来实现，以及有效转换它们的波长，这可以通过受激参量下转换来完成。我们还建议如何实现时间复用，这提供了额外的显着的速度在纠缠分布，与被困离子。
2009-03-25 quant-ph
Quantum networking with advances in fiber technology
University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文比较了多路双向量子中继网络中新型抗谐振空芯光纤与传统石英单模光纤的性能，发现空芯光纤在多种情况下表现更优，尤其在记忆本征传输下，每通道使用秘密密钥率提升一个数量级，同时降低中继器需求。
2026-09-09 quant-ph
Beating the repeaterless bound with adaptive measurement-device-independent quantum key distribution
突破无中继限制是实现远距离量子密钥分发的关键。在本文中，我们关注Azuma等人在[Nature Communications 6，10171（2015）]中提出的协议，该协议可以用理想化的设备击败这个界限。我们调查的鲁棒性，该协议对现实设置中的缺陷，特别是实际纠缠源发射的多光子对组件。在这样做时，我们得出的光子数统计的来源，以击败repeaterless绑定的必要条件。例如，我们表明，参数下转换源不满足所需的条件，因此不能用于超越这个界限。
2019-08-13 quant-ph
Polarization insensitive frequency conversion for an atom-photon entanglement distribution via a telecom network
现有的量子通信光子基础设施的量子网络缺乏足够的量子存储器来保持任意的量子态，以满足采用量子中继算法进行长距离量子通信的需要。原子量子存储通过量子中继器算法实现了亚秒级的存储时间，对应于电信光子1000 km的传输时间。然而，电信光子不能直接访问典型的原子存储器。固态量子频率转换填补了这一波长空白，并增加了更多的能力，例如，频率复用。在这里，我们报告的实验演示偏振不敏感的固态量子频率转换的通信光子从一个短波长的光子纠缠原子系综。利用Sagnac干涉仪中的非线性晶体频率转换器，利用Rb原子系综产生了原子-光子纠缠，并在保持纠缠的同时将光子平移到电信范围。
2017-10-25 quant-ph
Frequency-multiplexed storage and distribution of narrowband telecom photon pairs over a 10-km fiber link with long-term system stability
远距离传输量子态的能力是量子互联网的基本要求，并且依赖于量子中继器。量子中继器涉及以高速率发射和传递光子纠缠态的纠缠光子源和可以暂时存储量子态的量子存储器。提高量子中继器的纠缠分发速率是至关重要的，而复用有望成为突破口。然而，有限的研究存在多路复用光子源和它们的耦合与多路复用量子存储器。在这里，我们演示了存储的频率复用的双光子源在电信波长在量子存储器中接受可见光波长通过波长转换后，10公里的分布。为了实现这一点，量子系统通过波长转换与频率稳定系统和降噪系统连接。系统稳定运行42 h以上。因此，它可以应用于包括需要长期系统稳定性的各种物理系统的量子中继器系统。
2023-03-03 quant-ph
Hybrid Quantum Repeater Chains with Atom-based Quantum Processing Units and Quantum Memory Multiplexers
Okinawa Institute of Science and Technology（冲绳科学技术大学院大学）；LQUOM, Inc.（LQUOM公司）
本文提出一种混合量子中继器设计，结合原子量子处理单元、光子源和量子存储器，实现高效远距离纠缠分发和高密钥率。
2026-10-30 quant-ph
An integrated quantum repeater at telecom wavelength with single atoms in optical fiber cavities
量子中继器有望通过规避直接光子传输中固有的成功概率指数下降来实现全球距离上的量子网络。我们提出了一个现实的，功能集成的量子中继器实现的基础上，在光学腔中的单原子。量子存储器中的单原子与电信波长的光子之间直接产生纠缠。后者以高效率和可调节的时间和光谱特性被收集到空间上定义良好的腔模式中。它由第二个正交腔发射的近红外光子预示。两个远程量子存储器之间的纠缠可以通过光学Bell态测量产生，而我们提出了基于高效的腔辅助原子-原子门的纠缠交换。我们的量子中继器方案消除了对波长转换的任何要求，使得在每个节点处仅需要单个系统。我们研究了基于CO $_2$激光加工光纤的法布里-珀罗腔的铷和现实参数的特定实现。我们表明，该方案能够实现一个相当简单的量子中继器，在大距离上优于直接纠缠生成，并且不需要任何超越现有技术的技术改进。
2016-03-11 quant-ph
Quantum dots for quantum repeaters
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Julius-Maximilians-University of Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）
综述III-V族半导体量子点作为量子中继器平台的进展，介绍其非经典光源技术现状，研究两种中继器架构，突出该架构优势并指出实际部署所需的剩余里程碑。
2026-07-10 quant-ph
The Network Impact of Hijacking a Quantum Repeater
在量子网络中，中继器劫持威胁到量子应用的安全性和实用性。为了解决这个问题，重要的是要衡量量子中继器劫持的影响。首先，我们量化每个量子中继器关于每个量子通信的工作负载。在此基础上，我们展示了使用分布式量子态断层扫描的中继器劫持检测的成本以及劫持造成的工作损失和重新路由惩罚的量。这种定量的评估包括纯化纠缠交换和量子纠错中继网络。一个简单的网络操作所需的检查可以被一个劫持者破坏，从而使整个网络瘫痪。幸运的是，随机分配测试的简单修复可以防止这种攻击。
2018-05-01 quant-ph
Single-Satellite Quantum Repeater Performance Analysis
SUPA Department of Physics, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学）；Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；Fraunhofer Centre for Applied Photonics（弗劳恩霍夫应用光子学中心）
研究单卫星与地面站之间纠缠分布的性能，对比直接双下行纠缠分发与空间量子中继在不同过顶几何结构下的表现，分析长期纠缠分布性能及高度依赖性。
2026-10-30 quant-ph
Frequency down-conversion for a quantum network
利用强信号场注入的参量下转换过程，我们演示了从泵浦光子到闲频光子的相干频率下转换。与一个常见的误解相反，我们证明了这个过程可以没有量子噪声。通过干涉实验，我们证明了相干性在转换过程中是保持的。这可能导致从高频光子到低频光子的高保真度量子态转移，并连接量子网络中的缺失链路。利用这种光子相干下变频方案，我们提出了一种单光子波分复用的方法。
2010-07-30 physics.optics quant-ph
Frequency tuning of a triply-resonant whispering-gallery mode resonator to MHz wide transitions for proposed quantum repeater schemes
量子中继器依赖于飞行量子比特与量子存储器的接口。最常见的实现包括在带宽和中心频率上与原子系统匹配的窄带单光子。之前，我们证明了我们的多功能预示单光子源的兼容性，其基于三重共振回音壁模式谐振器中的参数下转换，具有碱性跃迁[Schunk等人，Optica 2，773（2015）]。在本文中，我们分析了我们的源在相位匹配，可用的波长调谐机制，和应用到窄带原子系统。我们共振地址的铯和铷的D1跃迁与此光参量振荡器泵浦其振荡阈值以上。低于阈值，单光子的有效耦合到原子跃迁预示着由单个电信波段的光子被证明。最后，我们提出了一个准确的分析描述我们的观察。提供连接各种原子跃迁与电信波长的灵活性，我们展示了一种有前途的方法来实现量子中继器的基本构建模块。
2016-07-14 quant-ph
Interoperability in encoded quantum repeater networks
量子中继器网络的未来将需要各种纠错码之间的互操作性。一些特定的代码转换，甚至一个通用的方法是已知的，但是，没有在量子网络的背景下对这些技术进行详细的分析。在本文中，我们分析了一个广义的过程，以创建贝尔对编码的两个单独的代码之间的异质性，经常使用的纠错量子中继器网络的设计。我们从一个物理贝尔对开始，然后用不同的纠错码对每个量子比特进行编码，使用纠缠纯化来提高保真度。我们调查了三个不同的协议，用于制备纯化的编码贝尔对。在标准的Pauli误差模型下，通过蒙特卡罗模拟计算了Steane [[7，1，3]]码、距离三表面码和单物理量子比特方案的误差概率，并估计了方案的资源效率.本地门错误率为$10^{-3}$，允许我们在任何所选代码之间创建高保真逻辑贝尔对。我们发现，一个postselected模型，其中任何检测到的奇偶校验翻转代码稳定器的结果重新启动的协议，执行最好的。
2015-08-19 quant-ph
Quantum Zeno Repeaters
量子中继器为长距离量子通信和量子互联网铺平了道路，量子中继器的想法是基于纠缠交换，这需要实现受控的量子门。经常测量量子系统会影响其动力学，称为量子芝诺效应（QZE）。除了减缓其演化，QZE还可以通过在测量之间引入一组精心设计的操作来控制量子系统的动力学。在这里，我们提出了一个纠缠交换协议的基础上QZE，它实现了几乎单位保真度。我们的协议的实施只需要简单的频繁的阈值测量和单粒子旋转。我们提出的纠缠交换协议扩展到一系列的中继站，用于构建量子芝诺中继器，无论中继器的数量如何，它也实现了几乎单位的保真度。不需要控制门，我们的建议减少了量子中继器的量子线路的复杂性。我们的工作对利用量子Zeno效应实现长距离量子通信和量子计算具有重要的意义。
2022-06-17 quant-ph
Protection of quantum information and optimal singlet conversion through higher dimensional quantum systems and environment monitoring
我们研究如何在局域耗散的量子系统中保护量子信息。我们表明，结合使用三能级系统，环境监测和本地反馈可以完全和确定性地保护任何可用的量子信息，包括纠缠最初由不同的各方共享。这些结果可以代表量子通信协议中的资源和/或距离的增益，例如量子中继器和隐形传态以及量子存储器的时间。最后，我们表明，监测本地环境物理实现了最佳的单态转换协议，经典的纠缠渗流必不可少的。
2010-04-12 quant-ph
Orbital angular momentum spectrum of Bessel-Gaussian modes, as generated by spontaneous parametric down-conversion
研究了高斯泵浦光自发参量下转换产生的贝塞尔-高斯模式谱。这是通过首先推导出一个一般表达式的真实概率检测特定的横向空间模式的光子对中产生的自发参数下转换过程。这些表达式适用于与共线简并下转换光束进行I型相位匹配的贝塞尔-高斯模式。结果表明，在一定条件下，Bessel-Gaussian模可以得到较宽的轨道角动量谱。
2012-01-06 physics.optics quant-ph
Quantum spatial dynamics of high-gain parametric down-conversion accompanied by cascaded up-conversion
在参量近似下，研究了有限长非线性$χ^{(2)}$晶体中参量下转换的量子级联上转换。以Bogoliubov变换形式给出的产生和湮灭算子的精确解对于高增益区是有效的，并且明确地包括PDC和CUPC的非零波矢失配。利用特征方程分析了简并、三模和四模情况下的参量放大和振荡机制。我们表明，参数放大存在的级联相位匹配条件下的满足，而PDC和CUPC过程分别是非相位匹配。估计了CUpC对简并PDC正交压缩的影响。
2020-11-23 physics.optics quant-ph
Tuning curve of type-0 spontaneous parametric down-conversion
研究了周期极化KTP晶体中0型自发参量下转换产生的纠缠光子的调谐曲线。我们通过测量和数值模拟证明了X形的时空结构的频谱。不同的泵腰，晶体温度，和晶体长度的实验是在良好的协议与数值模拟。
2014-04-04 physics.optics quant-ph
Parametric down-conversion beyond the semi-classical approximation
利用微扰方法，我们研究了没有半经典近似的参量下转换过程。一个维格纳功能的形式主义，其中包括spatiotemproal自由度和粒子数的自由度是用来进行分析。首先，我们推导了非线性介质中下转换过程的演化方程。然后用微扰法求解方程。首阶贡献等价于半经典解。次领先阶贡献提供了一种解决方案，包括作为量子场的泵浦场的演化。
2020-08-07 physics.optics quant-ph
Emission of OAM entangled photon pairs in a nonlinear ring fiber utilizing spontaneous parametric down-conversion
我们提出在热致非线性极化石英光纤中通过自发参量下转换产生光子对。光子直接在光学角动量的本征态中产生。一对光子可以在这些状态以及频率上纠缠。我们确定合适的空间和偏振模式，提供一个有效的非线性相互作用。通过改变抽运光场的性质，可以得到窄带和宽带下转换光场。
2014-09-30 physics.optics quant-ph
Toward quantum interconnects featuring nanometer-to-picometer bandwidth compression and THz-range quantum frequency conversion
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Quandela
本文提出通过量子频率转换与环形谐振腔共振限制的结合，实现量子信息远距离传输中纳秒与皮秒光子的带宽压缩与THz范围频率转换。
2026-04-20 quant-ph
Towards third-order parametric down-conversion in optical fibers
光纤由于其较长的相互作用长度可以克服弱的三阶非线性效应，被认为是实现三阶参量下转换的最佳平台。在这里，我们提出，在第一部分中，在自发产生的情况下，并在种子光束的存在下的转换率的理论推导。然后，我们回顾了三种类型的光纤，我们检查他们的转换效率和实际可行性方面的性能。
2019-10-07 physics.optics quant-ph
Stimulated parametric down-conversion for spatiotemporal metrology
详细分析了受激参量下转换（PDC）过程，以研究时空自由度的影响。分析提供的信息，将是有用的基于PDC的计量应用。使用Wigner泛函方法，我们得到的参数下转换的状态作为Bogoliubov变换的输入状态，在Bogoliubov核函数。结果被用来考虑相干态播种刺激PDC的情况。我们还计算了从自发PDC获得的背景。
2021-10-15 physics.optics quant-ph
Space-time coupling in the up-conversion of broadband down-converted light
研究了宽带光参量下转换（PDC）的上转换过程，重点研究了和频辐射的时空光谱特性。我们表明，非相干分量的SFG频谱的特点是由一个歪斜的雪茄形状的几何形状在时空中由于空间走离和群速度之间的基本和所产生的SFG字段的不匹配的补偿。的光学系统的理论建模和实验测量的结果都示出。
2013-08-11 physics.optics quant-ph
Correlated Photon Pair Production by Spontaneous Parametric Down Conversion in Quasi-Phase-Matched AlGaAs superlattice Waveguides using a Continuous Wave Pump
本文报道了在准相位匹配的超晶格AlGaAs波导中产生相关光子对的实验结果，实验结果表明，在连续（CW）泵浦下，相干光子对的产生率（>100）比先前报道的脉冲泵浦下AlGaAs波导中的自发下转换（SPDC）方案提高了两个数量级以上。
2013-04-01 physics.optics quant-ph
Spontaneous down conversion in metal-dielectric interface - a possible source of polarization-entangled photons
研究了激光斜入射时金属-介质界面的自发下转换现象。在这种情况下，如果使用对应于用于产生的等离子体的Kretschmann配置的激发角，则可以以高效率产生偏振纠缠表面等离子体激元对。如果使用适当的纳米结构的金属膜，允许直接激发表面等离子体激元并满足它们与所产生的表面等离子体激元的相位匹配条件，则可以进一步提高效率。
2014-06-09 physics.optics quant-ph
Down-conversion source of positively spectrally correlated and decorrelated photon pairs at telecom wavelength
光子对的频率相关（或去相关）在远程量子通信和光子量子计算中具有重要意义。我们的实验特征的自发参量下转换（SPDC）源，基于β-硼酸钡（BBO）晶体切割的II型相位匹配在1550 nm的发射光子的正或无光谱相关性。我们的系统采用了精心设计的检测方法，利用两个InGaAs探测器。
2012-11-30 physics.optics quant-ph
Quantum-optical Description of Phase Conjugation of Vector Vortex Beams in Stimulated Parametric Down Conversion
提出了一种量子光学方法来描述两个I型晶体“三明治”结构中受激参量下转换，该结构考虑了矢量涡旋光束的参量相互作用。我们分析了种子矢量光束相位共轭发生的条件。然后，我们使用两种策略来定义广义斯托克斯参数来描述矢量涡旋光束的相位共轭。这些允许几何表示，如高阶庞加莱球。我们的研究结果对于描述和设计矢量涡旋光束的受激和自发参量下转换实验是有用的。
2020-05-04 physics.optics quant-ph
Characterization of a Quantum Light Source Based on Spontaneous Parametric Down-Conversion
我们已经建立了一个能够产生不同类型的量子态的量子光源。量子光源是基于自发参量下转换过程中的纠缠态制备。每秒80万的单光子探测率表明，我们已经创造了一个明亮的最先进的量子光源。作为表征的一部分，我们在Hong-Ou-Mandel干涉仪中测量了双光子量子干涉。
2013-02-12 physics.optics quant-ph
Pure dephasing induced single-photon parametric down-conversion in an ultrastrong coupled plasmon-exciton system
在耦合量子系统中，作用于混合系统的一个成分的纯退相机制破坏对称性并实现在非耦合系统中被禁止的光学跃迁，即，纯失相浴打开级联耗散路径。在这里，我们表明，这种机制，使单光子诱导的参量下转换在一个超强耦合等离子体激子系统。快速纯退相的激子被证明支持光子对产生的主导能量弛豫途径。
2022-07-25 physics.optics quant-ph
All-Optical Long-Distance Quantum Communication with Gottesman-Kitaev-Preskill qubits
量子中继器是实现长距离量子通信的一个有前途的平台，因此可以构成安全量子互联网、可扩展量子网络或分布式量子计算机的骨干。以单光子或多光子状态编码信息的中继器协议受到传输损耗和实施纠缠门或贝尔测量的成本的限制。在这项工作中，我们考虑使用Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特实现量子中继协议。这些量子比特是量子中继器协议的自然元素，因为它们允许确定性的高斯纠缠操作和贝尔测量，可以在室温下实现。GKP编码还能够校正小的位移误差。在附加高斯噪声的代价下，光子损失可以通过应用相位不敏感放大器转换成随机位移误差通道。在这里，我们表明，可以实现类似的转换，在双向中继器协议，通过使用相敏放大应用在测量数据的后处理，从而减少整体高斯噪声每（足够短）中继段。我们还研究了将GKP代码与更高级别的量子位代码连接起来，同时利用模拟综合征数据，后选择和路径选择技术来提高通信速率。我们计算了安全密钥速率，发现GKP中继器可以实现相对于基于光子量子比特的方法的比较性能，同时使用数量级更少的量子比特。
2021-08-02 quant-ph
Confirming X-ray Parametric Down Conversion by Time-Energy Correlation
本研究在同步辐射设施中用22 keV泵浦光激发金刚石晶体，通过时间-能量关联测量确认了X射线参量下转换，测得光子对速率130对/小时，转换效率为5.3±0.5×10⁻¹³。
2023-12-01 physics.optics quant-ph
Experimental observation of double-peak structure of coincidence spectra in ultra-fast Spontaneous Parametric Down Conversion
对双光子波函数对称性的要求导致了自发参量下转换（SPDC）符合谱的双峰结构[1]。在这项工作中，我们报告了这种效果的实验观察仔细剪裁参数的SPDC晶体，超快泵浦激光器，和测量装置。研究结果对超快偏振纠缠或频率纠缠混合态的量子态工程具有重要意义。
2012-12-05 physics.optics quant-ph
Global-scale quantum networking using hybrid-channel quantum repeaters with relays based on a chain of balloons
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出基于气球式空中中继与地面中继结合的混合信道量子中继方案，通过优化光束腰位置和自适应光学系统，实现10000公里距离下的高效率量子纠缠分发，为未来全球量子网络提供可行方案。
2026-02-21 quant-ph
Spontaneous Parametric Down-Conversion and Quantum Walks in Arrays of Quadratic Nonlinear Waveguides
分析了泵浦光在二次非线性波导阵列中自发参量下转换同时产生光子对和量子行走的过程。我们证明了这个灵活的平台允许创建具有不同空间相关性的量子态。特别是，我们预测，输出光子的相关性可以从光子聚束完全经典控制的反聚束通过改变阵列的温度或泵浦光束的空间分布切换。
2011-08-31 physics.optics quant-ph
Reducing multi-photon rates in pulsed down-conversion by temporal multiplexing
我们提出了一种简单的技术，以减少从脉冲自发参量下转换的高阶光子事件的发射率。该技术使用锁模超快激光器的腔外控制，以同时增加重复频率并降低来自泵浦光束的每个脉冲的能量。我们将我们的方案应用到光子量子门中，在2光子和4光子实验中，非经典干涉可见度得到了改善，在2光子情况下，量子门保真度和纠缠态的产生也得到了改善。
2012-02-21 physics.optics quant-ph
Improvement of entanglement generation rate in frequency-multiplexed quantum repeaters using cavity-enhanced SPDC source
Yokohama National University（横滨国立大学）；LQUOM Inc.（LQUOM公司）
本文研究了基于cSPDC的频率复用量子中继器，通过推导频率复用光子的量子态表达式，计算了单光子干涉方案中纠缠生成的 heralding 概率和保真度，证明了在100模式复用下，25公里距离的 heralding 概率可提高至98%。
2026-04-01 quant-ph
Quantum telecommunication based on atomic cascade transitions
提出了一种具有长寿命原子存储的通信波长量子中继器，并利用冷原子系综对它的关键元件进行了实验验证。通过原子级联发射，产生1530 nm和780 nm光子的纠缠对。前者是长距离量子通信的理想选择，后者自然适合映射到长寿命的原子存储器。加上我们之前演示的光子到原子量子比特转换，拟议的电信量子中继器的两个基本要素现在都已经实现。
2006-01-10 quant-ph
Two-step frequency conversion for connecting distant quantum memories by transmission through an optical fiber
远距离量子通信需要遥远的量子存储器之间的纠缠。为此，光子传输是连接遥远的记忆所必需的。在这里，我们首次开发了两步变频过程（从可见光波长到电信波长并返回），涉及使用独立的双频转换介质，其中目标量子存储器是金刚石中的氮空位中心（具有637.2nm的发射/吸收波长），并且实验地表征作用于来自衰减的CW激光器的光的该过程的性能。实现了约7%的总转换效率。测量了频率转换过程中产生的噪声，并估计了氮空位（NV）中心发射的单光子信号的信噪比。所开发的频率转换系统具有未来的应用，通过长光纤信道在电信波长的量子中继器网络的传输。
2018-05-01 quant-ph
Surpassing the repeaterless bound with a photon-number encoded measurement-device-independent quantum key distribution protocol
The Australian National University（澳大利亚国立大学）
本研究提出一种采用光子数编码的测量设备无关量子密钥分发协议，利用高维态与相干总光子数探测实现纠缠交换，可在现有技术下实现，能在更短距离突破纯损耗信道无中继器界限，总体传输距离优于现有同类协议。
2022-11-07 quant-ph
High-fidelity entanglement between a trapped ion and a telecom photon via quantum frequency conversion
静止量子系统和飞行量子比特之间的纠缠是量子中继器网络的基本组成部分。它已被证明为被困离子，被困原子，钻石色心，或量子点。这些系统具有在蓝色、红色或近红外光谱区域中的过渡波长，而长距离光纤通信需要低损耗、低色散电信区域中的波长。将可见光/NIR波长的飞行量子比特与电信波段互连的一种成熟工具是量子频率转换。在这里，我们使用一个有效的偏振保持频率转换器连接854 $\,$ nm的电信O-波段在1310 $\,$ nm的演示之间的纠缠捕获$^{40}$钙$^{+}$离子和电信光子的偏振态与高保真度为98.2 $\pm$ 0.2 $\%$。99.75 $\pm$ 0.18 $\%$的偏振态转换过程保真度、26.5 $\%$的外部频率转换效率和仅11.4光子/s的转换诱导无条件背景的独特组合使转换器成为强大的离子-电信量子接口。
2018-04-19 quant-ph
Scalable quantum computing with atomic ensembles
由激光场寻址的原子云组成的原子系综为量子信息的存储和量子信息在原子自由度和光学自由度之间的相干转换提供了一个有吸引力的系统。在一篇具有里程碑意义的论文中，Duan等人（DLCZ）[1]表明，原子系综可以用作量子中继器网络的节点，能够在相隔任意大距离的系统之间共享成对的量子纠缠。近年来，一些有希望的实验已经证明了这一建议的关键方面[2-7]。在这里，我们描述了一个方案的全尺寸量子计算与原子系综。我们的方案使用类似的方法已经证明实验，但信息处理能力远远超过量子中继器。
2008-04-07 quant-ph
Transverse coincidence-structures in spontaneous parametric down-conversion with orbital angular momentum: Theory
得到了携带轨道角动量的II型自发参量下转换横截面的符合结构。围绕泵浦光束方向的方位角对称性破缺在这些量子图像上显示出来。下转换过程的振幅概率的解析表达式示出包括非线性极化率组件。
2007-06-06 quant-ph
The impact of multimode sources on DLCZ type quantum repeaters
Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q), Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔学院混合量子网络中心）
本文研究了SPDC源的多模发射对DLCZ型量子中继器的影响，通过优化脉冲宽度和时间窗口，提出了实现高保真度纠缠生成的参数优化方案。
2025-11-27 quant-ph
Conservation of Orbital Angular Momentum in Stimulated Down-Conversion
我们报告的实验表明，在受激下转换的轨道角动量守恒。轨道角动量不会转移到自发下转换的单个光束中，但当单独取孪生光子时，它是守恒的。通过无腔受激发射的下转换，我们观察到单个光束的守恒定律。
2001-08-22 quant-ph
Experimental preparation of Werner state via spontaneous parametric down-conversion
本文介绍了利用自发参量下转换和受控退相干制备Werner态的实验。本实验采用两个独立的BBO（beta-barium borate）晶体产生下转换光束，并将其混合制备Werner态。
2002-10-10 quant-ph
Resonant interaction of a single atom with single photons from a down-conversion source
我们观察到一个单一的捕获钙离子与单光子产生的窄带，共振下转换源的相互作用[A。Haase等人，选择Lett. 34，55（2009）]，采用量子跳跃方案。利用下转换光谱的温度依赖性和窄源的可调谐性，定量地表征了下转换光子的吸收。
2009-06-09 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
Simulation of satellite and optical link dynamics in a quantum repeater constellation
本研究针对全球量子通信需求，提出将卫星作为量子中继器节点的架构，通过三维动态仿真低轨卫星运动与光链路特性，推导贝尔态测量解析表达式，分析轨道参数对纠缠交换率的影响，为量子中继星座设计与性能评估提供支撑。
2025-01-17 quant-ph
Highly nonclassical photon statistics in parametric down conversion
我们使用光子计数器从双光束非简并参量下转换中获得联合光子计数统计，并且我们直接证明，并且没有辅助假设，这些双光束是非经典的。
2006-02-14 quant-ph
Entanglement and nonclassicality in four-mode Gaussian states generated via parametric down-conversion and frequency up-conversion
以真空为初始态，分析了在参量下转换和频率上转换两个同时发生的非线性过程中产生的四模高斯态的多体纠缠和非经典性.找到了产生高纠缠态的合适条件，并提出了纠缠从下转换模到上转换模的转移。整个状态集的分析表明，子散粒噪声强度之间的相关性的相等填充的下转换模式，以及相等填充的上转换模式，唯一地识别纠缠态。他们代表了一个强大的纠缠标识符，也在其他情况下，任意填充模式。
2016-09-23 quant-ph
Analysis of photon triplet generation in pulsed cascaded parametric down-conversion sources
在实际实验条件下，分析了脉冲级联参量下转换（PDC）光子三重态的产生率和制备效率。作为一个模型系统，我们假设一个单片集成的设备与两个连续的PDC阶段之间的接口损耗可以忽略不计。我们建模的二次下变频过程中的一个有损通道，并提供了详细的分析噪声的贡献。考虑到可变的泵浦功率，我们估计高阶光子的贡献和转换过程的可实现的符合概率的影响。在第一PDC阶段之后的每个脉冲的$\langle m\rangle\sim0.25$光子的平均光子数下，我们预期大约每小时$4.0$真正的光子三重态。此外，我们讨论了我们的模型系统的基本限制，以及可行的改进，可探测的光子三重态率。
2015-06-25 physics.data-an physics.optics quant-ph
