Correlation steering in the angularly multimode Raman atomic memory
我们提出了从基于热铷蒸气的角度多模原子存储器中引导非共振拉曼散射光子之间的相关性方向的可能性。利用不同调制频率驱动的声光偏转器（AOD），实验上改变了激光束在原子系综上的入射角。通过对不同偏转角的相关测量，我们验证了我们可以连续地选择与相关斯托克斯散射光无关的反斯托克斯光传播方向。因此，我们可以选择从存储器中检索的光子的空间模式，这可能是重要的量子信息处理的未来发展。
2016-08-22 quant-ph
Relationship between the atomic inversion and Wigner function for multiphoton multimode Jaynes-Cummings model
本文研究了多模多光子Jaynes-Cummings模型，该模型由一个初始处于激发态的二能级原子与处于一般纯量子态的电磁场的$N$模相互作用组成。对于这个系统，我们表明，在一定条件下，维格纳函数在相空间原点的演变提供了直接的信息，相应的原子反转。即使系统中存在类Kerr非线性、Stark位移效应、不同类型的原子初态以及运动原子，该关系也是成立的。在此基础上，讨论了在单模情况下，用类似于Wigner函数的方法探测原子反转的可能性。
2007-08-19 quant-ph
Coherent Storage of Temporally Multimode Light Using a Spin-Wave Atomic Frequency Comb Memory
我们报告的相干和多时间模式存储的光使用全原子频率梳存储方案。该方案涉及转移的光学原子激发Pr3+：Y2SiO5自旋波在超精细水平使用强单频转移脉冲。使用该方案，总共5个时间模式被存储并按需从存储器中调用。的一致性的存储和检索的特征在于使用时间箱干扰测量，导致在vibration高于80%，独立的存储时间。这种相干多模自旋波存储器有望成为光的量子存储器。
2013-01-14 quant-ph
Violation of local realism with spatially multimode parametric down-conversion pumped by spatially incoherent light
University of Ottawa（渥太华大学）；University of Toronto（多伦多大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
本研究通过非相干光源泵浦的多模SPDC生成纠缠光子，实现了超过2的CHSH不等式违反，表明相干泵浦并非必需，为量子技术提供新可能。
2025-11-14 physics.optics quant-ph
Multimode capacity of atomic-frequency comb quantum memories
基于集成的量子存储器是开发多路复用量子中继器的关键，能够克服长距离有限通信时间所带来的固有速率限制。稀土离子掺杂晶体是高度多模量子存储器的主要候选者，其中可以利用时间、频率和空间复用来存储多个模式。在这种情况下，原子频率梳（AFC）量子存储器提供了大的时间多模容量，它可以很容易地与频率和空间复用相结合。在这篇文章中，我们推导出理论公式，用于量化的时间多模容量的AFC为基础的存储器，光学存储器与固定的存储时间和自旋波存储器与较长的存储时间和按需读出。时间多模容量表示在关键的存储器参数，如AFC带宽，固定延迟存储时间，存储器效率，和控制字段拉比频率。在此理论框架内，分析了目前的实验在铕和镨掺杂的Y $_2$ SiO $_5$，并认为在这些材料的时间容量更高的前景。此外，我们考虑了光谱和空间复用的可能性，以进一步增加模式容量，并给出了稀土离子的例子。
2022-02-24 quant-ph
Nano-displacement measurements using spatially multimode squeezed light
我们证明了同时多轴空间位移测量的平均值为零，超过量子噪声限制的可能性。这些测量的必要资源是具有奇异横模轮廓的压缩光束。我们表明，在原则上，这些模式的无损组合，可以实现使用非简并古伊相移的光学谐振腔。当组合压缩光束测量象限探测器，我们实验证明了同时减少横向x和y位移波动的2.2 dB和3.1 dB以下的量子噪声限制。
2003-11-19 quant-ph
Multimode electromagnetically-induced transparency on a single atomic line
实验研究了在复杂时间形状的控制场作用下，铷原子蒸气中5S_1/2-5P_1/2非均匀加宽跃迁产生的电磁感应透明（EIT）。梳状透明光谱增强了延迟带宽产品和光存储容量为一个匹配的探测脉冲的一个因素约50相比，一个单一的EIT线[D. D. Yavuz，Phys.Rev.A75，031801（2007）]。如果控制场的时间模式在探针传播通过EIT介质时缓慢改变，则探针将自动跟随，从而提供执行频率转换和光学路由的手段。
2009-05-10 quant-ph
Multimode quantum memory based on atomic frequency combs
高效的多模量子存储器是基于量子中继器的长距离量子通信的关键资源。我们提出了一种基于光谱整形的非均匀加宽的光学跃迁到原子频率梳（AFC）的量子存储器。与先前已知的量子存储器相比，AFC的光谱宽度允许多个时间模式的有效存储，而不需要增加存储材料的吸收深度。由于AFC结构的原子偶极子的重新定相，有效的读出是可能的。长时间的存储和按需读出是通过使用自旋态在一个dropda型配置。我们表明，AFC量子存储器实现的固体掺杂稀土金属离子可以存储数百个模式或更多的接近单位效率，今天可实现的材料参数。
2009-05-22 quant-ph
All-optical mode conversion via spatially-multimode four-wave mixing
我们实验上演示了利用热原子蒸气中的非共线四波混频过程，将高斯光束转换为近似的贝塞尔-高斯模。强的空间非高斯泵浦的存在既将探测光束转换成非高斯模式，又产生处于类似非高斯模式的共轭光束。由此产生的探测和共轭模式进行比较，高斯光束入射到一个环形孔径，然后根据四波混频过程所施加的相位匹配条件进行空间滤波的输出。我们发现，由此产生的实验数据吻合良好的数值模拟，以及描述高斯模式的环形光圈的影响的解析公式。这些结果表明，空间多模增益平台可以作为一种新的模式转换方法。
2016-08-03 physics.optics quant-ph
Highly multimode memory in a crystal
我们实验证明了1060时间模式的存储到一个掺铥晶体使用原子频率梳（AFC）。该梳覆盖0.93 GHz，定义了存储带宽。与先前的AFC制备方法（脉冲序列，即幅度调制）相比，我们仅使用频率调制来产生所需的光泵浦谱。为了保证精确的光谱选择性光泵浦，频率调制激光器自锁在原子梳上。我们的方法是通用的，应该适用于各种各样的稀土掺杂材料的多模量子存储器的背景下。
2010-11-10 quant-ph
Multimode entanglement of light and atomic ensembles via off-resonant coherent forward scattering
发展了光在具有任意角动量的偏振原子系综中的相干前向光的散射的量子理论处理。研究了弱辐射场与多能级原子跃迁相互作用的相干前向散射。基于有效哈密顿量的概念和海森堡形式，我们讨论了传播光的偏振斯托克斯分量的量子涨落和散射原子的集体自旋涨落的耦合动力学。我们表明，在相干前向散射的过程中，这种动力学可以描述在原子样品中产生的极化激元型自旋波。我们的工作给出了一个一般的例子，纠缠过程中的集体量子态的光和原子的角动量，以前只考虑的情况下，自旋1/2原子的系统。我们使用开发的一般形式主义，以测试的适用性自旋1/2近似建模的量子非破坏测量原子具有较高的角动量。
2005-02-24 quant-ph
Storage States in Ultracold Collective Atoms
我们提出了一个完整的理论描述的原子存储状态的多模式框架，包括空间相干性的原子集体运营商和原子存储状态。我们证明了原子的存储态是具有最大合作数的Dicke态。在一定的限制下，对应于电磁场的多模Fock态，建立了一组多模原子存储态。这使我们更好地理解了光场的量子信息和相干信息在超冷介质中可以被保存和恢复。本文详细讨论了场与超冷介质之间量子信息的绝热传递和动态传递。
2002-07-27 quant-ph
Multimode image memory based on a cold atomic ensemble
量子存储器是构成量子网络的关键组成部分之一，因此在单光子水平上存储光是实现量子网络的重要步骤。以高维状态编码的光子可以显著增加光子可以携带的信息容量。此外，在量子通信和计算中，具有存储多个光学模式的能力的量子存储器在速度和鲁棒性方面优于单模存储器。到目前为止，在单光子水平上实现多模图像的存储和检索还未见报道。在这里，我们给出了第一个实验证明，我们最好的知识，在单光子水平的两个空间探测场，每个印迹一个实像，可以存储和检索相当大的可见性和相似性，通过电磁诱导透明冷原子系综。多模量子图像存储器的实现将向高维量子网络迈进。
2013-02-23 quant-ph
Teleportation and spin squeezing utilizing multimode entanglement of light with atoms
我们提出了一个将光脉冲的量子态传送到原子系综的集体自旋态上的方案。在这个协议中作为资源的光和原子的纠缠态是通过探测集体原子自旋而产生的，拉莫尔在外部磁场中进动，与相干光脉冲共振。我们在这里第一次充分考虑拉莫尔旋进的影响，并表明它会产生一种质的新型的多模纠缠态的光和原子。该协议被证明是强大的对占主导地位的噪声源，并可以实现在室温下与自由空间光相互作用的原子系综。我们还提供了一个方案来执行的拉莫尔旋进自旋态的读出，使成功的隐形传态的验证以及自旋压缩的创建。
2005-11-17 quant-ph
Multimode Single-Pass Spatio-temporal Squeezing
我们提出了一种在量子信息和量子精密测量中具有潜在应用的宽带多模压缩光单程光源。该源基于非共线配置中的体非线性晶体内的I型参数下转换（PDC）过程。产生的压缩光表现出时空多模行为，使用零差测量与本地振荡器的形状在空间和时间上进行探测。最后，我们采用协方差矩阵的方法揭示了压缩在几个独立的时空模之间的分布。这明确地验证了我们源的多模式特性。
2020-01-12 quant-ph
Interaction-Assisted Spin Coherence in a Multimode Trapped Atomic Ensemble
College of William and Mary（威廉与玛丽学院）
本文研究多模囚禁原子系综中热占据导致的拉姆齐对比度衰减，提出弱轴分辨哈密顿理论，发现交换相互作用可恢复集体相干性，且交叉耦合遵循逆平方热标度。
2026-10-08 quant-ph
Multimode quantum properties of a self-imaging OPO: squeezed vacuum and EPR beams generation
研究了完全空间简并光学参量振荡器（自成像OPO）的空间量子特性。我们表明，这种设备产生的局部压缩的区域大于相干是依赖于晶体长度和泵浦宽度。此外，它在远场产生本地EPR光束。我们表明，计算系统的本征模，它是高度多模现实的实验参数。
2008-12-27 quant-ph
Generation and delayed retrieval of spatially multimode Raman scattering in warm rubidium vapors
我们应用集体拉曼散射在温暖的铷-87蒸气中产生，存储和检索空间多模光。光在自发斯托克斯散射过程中产生。这伴随着在原子系综中产生对应的集体激发--自旋波。在一定的存储时间后，我们相干地将自旋波转换为确定性反斯托克斯散射中的光。整个过程可以看作是延迟的四波混频，它产生成对的相关的、延迟的随机图像。由于使用了缓冲气体，可以存储高达微秒的高阶空间模式。我们研究了铷原子在不同缓冲气体中的拉曼散射、集体激发的存储和恢复特性，着重研究了空间效应以及铷原子扩散引起的退相干的影响。我们通过分析远场散射光部分之间强度波动的统计相关性来量化创建和检索的模式数量。
2014-05-17 physics.optics quant-ph
Multimode analysis of the light emitted from a pulsed optical parametric oscillator
本文提出了一种对脉冲和连续泵浦光都有效的光参量振荡器多模处理方法。导出了输出光场的二次关联函数，并应用该理论分析了一种产生非经典光场态的方案，该方案可以随后存储在原子量子存储器中.
2007-09-05 quant-ph
Generation of spatially pure photon pairs in a multimode nonlinear waveguide using intermodal dispersion
我们提出了在周期性极化的磷酸钛氧钾（KTiOPO4）非线性波导中实现II型自发参量下转换的实验。我们证明，通过仔细利用波导中的模间色散，在输出端没有任何额外的空间滤波的情况下，在定义良好的横模中产生光子对是可行的。通过测量M2光束的品质因数来验证空间特性。我们还制备了一个后选择的偏振纠缠双光子态，证明它违反了贝尔不等式。基于模间色散的类似技术可以用于产生空间纠缠和超纠缠。
2012-09-24 physics.optics quant-ph
Rydberg atomic spectrum analyzer with microwave-dressed-state-locking and multimode Floquet theory
本文提出一种结合微波缀饰态锁定与多模Floquet理论的里德伯原子频谱分析仪，可同时分辨多个未知频率微波场的频率与强度，拓展了里德伯原子电场计在复杂频谱分析中的应用。
2025-05-09 physics.atom-ph quant-ph
Non-Markovian Quantum Dynamics in Strongly Coupled Multimode Cavities Conditioned on Continuous Measurement
非马尔科夫开放量子系统中的一个重要挑战是了解我们从输出场的连续测量中获得什么信息。例如，多模腔QED系统中的原子提供了一个令人兴奋的平台来研究多体现象，其中原子之间以及与腔的强耦合，但是强耦合使得从输出光推断原子的条件态变得复杂。在这项工作中，我们解决这个问题，通过一个条件层次的运动方程，它提供了一个精确的条件下减少描述的监测（和连续反馈）描述减少原子状态。我们利用这种形式主义，研究如何不同的监测模式的多模腔影响我们的信息增益的原子状态，并提高自旋压缩通过测量和反馈在强耦合制度。这项工作打开了机会，了解非马尔可夫开放量子系统的连续监测，无论是在实践和基础水平。
2022-02-09 quant-ph
Phase sensitivity of spatially broadband high-gain SU(1,1) interferometers
本研究提出空间多模SU(1,1)干涉仪在低和高参量增益下的理论描述，通过求解积分微分方程组并利用衍射补偿，证明其相位灵敏度可超越散粒噪声标度并逼近海森堡标度。
2023-07-04 quant-ph
Multimode cavity-assisted quantum storage via continuous phase matching control
在扩展的$Λ$型原子系综中，利用强角度调制控制场与腔辅助非共振拉曼相互作用，实现了弱信号脉冲的时空结构的存储和回忆.结果表明，有效的多模存储是可能的，当拉曼相干空间光栅涉及不同的纵向分量相对于傍轴信号场的波矢量。讨论了在固态材料中实现该方案的可能性。
2014-03-17 quant-ph
Cavity-enhanced and spatial-multimode spin-wave-photon quantum interface
本文基于费马光学定理构建支持6个TEM00模式的环形腔，利用冷原子DLCZ过程实现12模空间复用的自旋波–光子量子接口，获得70%零延迟本征读取效率和0.6 ms有效存储时间。
2023-07-24 quant-ph
Phase gradient protection of stored spatially multimode perfect optical vortex beams in a diffused rubidium vapor
在热汽泡中，利用电磁感应透明（EIT）技术对完美光涡旋（EIT）和空间多模完美光涡旋（MPOV）光束进行了光存储实验研究。特别是，我们研究的作用，相位梯度和相位奇点在减少模糊的检索图像由于原子扩散。列举了三种表现来说明这种效果。首先，环宽度展宽的抑制是更突出的具有较大的轨道角动量（OAM）的POV。第二，反演的双环MPOV光束轮廓呈现出规则的暗奇异性分布，这与它们的涡旋电荷差有关。第三，通过设计具有相同OAM数但相邻环之间的$π$偏移相位的多环MPOV之间的线相位奇异性，显著提高了三环MPOV的存储性能。我们对MPOV存储的实验演示为通过空间复用增加量子存储器中的数据容量以及复杂光学涡旋阵列的生成和操纵提供了新的机会。
2021-09-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Surpassing the standard quantum limit for optical imaging using non-classical multimode light
利用空间模的连续波叠加，我们在实验上演示了低于标准量子极限的光束位移测量。多模压缩光是由空间正交的真空压缩光束和相干光束混合而得到的。虽然所得到的光束没有压缩，它被证明有很强的内部空间相关性。我们表明，这样的光束的位置可以测量使用分裂检测器与一个经典的光束相比，具有更高的精度。该方法可用于提高小位移测量的灵敏度。
2002-04-04 quant-ph
Time Entanglement between a Photon and a Spin Wave in a Multimode Solid-state Quantum Memory
纠缠的产生和分配是量子中继器方案中的关键资源。时间多路复用系统提供量子信息的时间仓编码，其提供对光纤中的退相干的鲁棒性，这在长距离通信中至关重要。在这里，我们证明了直接产生的纠缠在时间之间的光子和集体自旋激发的稀土离子掺杂的合奏。我们通过将原子激发映射到光子量子比特上，并使用原子频率梳技术与另一种掺杂晶体一起实现的时间仓量子比特分析器来分析纠缠。我们的结果提供了一个嵌入量子存储器的纠缠光子的固态源。此外，纠缠的质量高到足以使违反贝尔不等式超过两个标准偏差。
2019-04-04 quant-ph
Magnetically tuned, robust and efficient filtering system for spatially multimode quantum memory in warm atomic vapors
热原子蒸气量子存储器简单而稳健，但遭受许多产生过量噪声的寄生过程。为了在单光子状态下操作，输出光的精确滤波是必不可少的。在这里，我们报告了磁调谐吸收和法拉第滤波器的组合，这两个光方向不敏感，停止驱动激光器和衰减杂散荧光和四波混频，同时传输窄带斯托克斯和反斯托克斯在写入和读出过程中产生的光子。我们表征这两个过滤器相对于可调的工作参数。我们证明了一个显着增加的信噪比后，应用定性的拉曼散射光子之间的相关性的测量中看到的过滤器。
2015-09-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Multimode Raman light-atom interface in warm atomic ensemble as multiple three-mode quantum operations
分析了长原子系综中拉曼量子光-原子界面的性质及其作为量子存储器或双模压缩态产生器的应用。我们考虑弱耦合制度，包括斯托克斯和反斯托克斯散射和多普勒展宽的影响，在缓冲气体假设频繁的速度平均碰撞。我们发现格林函数描述的多模转换从输入到输出场的光子和原子激发。适当的模式基通过奇异值分解找到短的相互作用时间。结果表明，三重模的耦合是通过一个等效于两个分束器和一个双模压缩操作的变换实现的。以铷-87热蒸气为例，分析了可能的相变。我们提出的模型弥合了仅斯托克斯相互作用和仅反斯托克斯相互作用之间的差距，在时间和纵向多模情况下提供了简单、通用的描述。我们的结果也提供了一个简单的方法来找到一个薛定谔图片，从而促进理解和设计的状态的演变。
2015-06-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Emergent and broken symmetries of atomic self-organization arising from Gouy phase shifts in multimode cavity QED
光学腔可以诱导腔内囚禁原子间的光子介导相互作用。多模腔提供了调谐这些相互作用的形式的能力，例如，通过引入一个非局部的，符号变化的相互作用项。通过解释近简并共焦法布里-珀罗腔中模式的Gouy相移，我们提供了这种相互作用的理论描述，以及补充配套论文（参考文献[1]）中提出的额外实验确认。此外，我们表明，这种相互作用应该写在一个复杂的序参量，允许一个U（1）-对称出现。这种对称性对应于当腔被横向泵浦到临界阈值功率以上时由自组织产生的原子密度波的相位。我们从理论上和实验上证明了这个相位如何依赖于腔内玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的位置，并讨论了打破U（1）对称性和锁定这个相位的机制。然后，我们考虑替代的法布里-珀罗多模腔几何形状（即，超越共焦）和计划与一个以上的泵浦激光器，并表明这些提供额外的能力，调谐腔介导的原子之间的相互作用，包括恢复的能力，尽管存在的破缺效应的U（1）对称性。这些光子介导的相互作用可用于实现量子液晶态和使用多模光学腔的自旋玻璃。
2018-10-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Multimode ion-photon entanglement over 101 kilometers of optical fiber
该研究构建基于囚禁离子的三量子比特量子网络节点，实现各量子比特与经过101公里光纤的光子纠缠，并证明多模方案可提高远程纠缠分发速率。
2023-08-17 quant-ph
Few-photon transport via a multimode nonlinear cavity: theory and applications
波导耦合局域量子系统中的少光子输运引起了广泛的理论和实验研究。大部分的研究都集中在原子或类原子局域量子系统，因为它们具有强的光-物质相互作用，有利于量子应用。本文研究了具有二阶体非线性的波导耦合多模光腔中的少光子输运。我们开发了一个费曼图的方法和计算的散射矩阵的单光子和双光子输运。基于计算的散射矩阵，我们表明，高度非经典光子效应，包括光子阻塞和$π-$条件相移，可以实现在波导耦合多模光学腔系统通过量子干涉和线性响应工程。我们的研究结果可能会导致量子光子电路在全光量子信息处理和量子网络协议中的重要应用。
2022-09-08 physics.optics quant-ph
Local field effects and multimode stimulated light scattering in a two-level medium
研究了短脉冲激光在局域场作用下的散射问题。研究了Bogolubov-Born-Green-Kirkwood-Yvon（BBGKY）族约化密度算子方程在Hartree-Fock近似下的极限解.导出了描述辐射受激散射的原子和场密度算符的封闭方程组。从理论上和数值上证明了多分量谱对拉比频率具有最大倍数的能力。在低密度范围内，谱线相对强度较高。
2004-01-14 quant-ph
Towards highly multimode optical quantum memory for quantum repeaters
由于光纤损耗，通过光纤进行的长距离量子通信目前仅限于几百公里。量子中继器可以将这一限制扩展到大陆距离。量子中继器的大多数方法需要高度多模量子存储器，以达到高通信速率。原子频率梳状存储器方案原则上可以实现高时间多模存储，而不牺牲存储器效率。然而，以前的演示受到了创建高分辨率原子梳的困难的阻碍，这降低了多模存储的效率。在这篇文章中，我们提出了一个梳准备方法，允许一个固定的内存带宽，以增加多模容量。我们将该方法应用于$^{151}$ Eu $^{3+}$掺杂Y $_2$ SiO $_5$晶体，其中我们演示了使用AFC回波方案（延迟线存储器）存储51个$μ$的100个模式，以及使用AFC自旋波存储器（按需存储器）存储50个模式0.541 ms。我们还简要地讨论了最终的多模限制所施加的光退相干率，对于一个固定的存储器带宽。
2015-12-09 physics.optics quant-ph
Multimode model for an atomic Bose-Einstein condensate in a ring-shaped optical lattice
我们研究了一个环形的光晶格的人口动力学与高数量的粒子每个网站和一个低的，低于10，数量的井。使用定态定义的本地现场基础上，我们能够构建一个多模模型，取决于相关的跳跃和现场能量参数。我们表明，在两个井的情况下，我们的模型完全对应于最新改进的双模模型。我们导出了自陷周期的计算公式，它主要由在位相互作用能参数决定。通过比较与时间相关的Gross-Pitaevskii模拟，我们表明，多模模型的结果可以在所有的制度，只有重整化这样一个参数以显着的方式增强。最后，使用一种不同的方法，只涉及基态密度，我们推导出一个有效的相互作用能参数，表明是根据重整化的。
2013-07-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Tunable-range, photon-mediated atomic interactions in multimode cavity QED
光学腔QED为研究驱动耗散系统中的量子多体物理提供了一个平台。单模腔在腔内原子之间提供强的、无限程的光子介导的相互作用。然而，从探索超越平均场近似的量子多体物理学的角度来看，这些全局的所有对所有的耦合是有限的。目前的工作表明，本地耦合可以创建使用多模腔QED。这是通过测量超辐射、自组织相变与原子位置的阈值来建立的。具体地说，我们的实验表明，近简并腔模式的干涉导致强和可调范围之间的相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体（玻色爱因斯坦凝聚体）被困在腔内。我们利用共焦腔的对称性来测量真实BEC和它们的虚像之间的相互作用，而不需要由真实BEC合并产生的不必要的贡献。原子-原子耦合可以从短程调谐到长程。这种能力为未来探索奇异的、强关联的系统铺平了道路，如量子液晶和驱动耗散自旋玻璃。
2017-08-29 cond-mat.other cond-mat.quant-gas quant-ph
Interaction Quench Induced Multimode Dynamics of Finite Atomic Ensembles
研究了一维有限晶格中少玻色子系统的关联非平衡动力学。我们从弱相互作用出发，对玻色子进行突然的相互作用猝灭，并采用数值精确的多层多组态含时Hartree方法来得到相应的量子动力学。聚焦于有限晶格的低激发态，我们观察到密度波隧穿、呼吸和摇篮状过程的出现。特别是，隧道诱导的淬火导致一个“全球”的密度波振荡。由此产生的呼吸和摇篮模式是固有的局部井内动力学和连接到激发带状态。此外，相互作用猝灭耦合的密度波和摇篮模式允许共振现象。这些与相应频谱中的避免交叉相关联，并且导致托架的跳动动态。最后，补充的数值研究，一个有效的哈密顿量在相关的Fock态推导出的光谱特性和相关的共振动力学的描述。
2014-10-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Why a hole is like a beam splitter--a general diffraction theory for multimode quantum states of light
在第二量子化框架内，我们开发了一种形式主义，用于描述通过空间掩模衍射的空间多模光场，并表明这个过程可以描述为各种空间模式之间的有效相互作用。本文给出了一种计算入射光场中任意量子态的衍射光场量子态的方法。利用数值模拟，我们还表明，与单模压缩真空态输入，我们的理论预测是在定性与我们的实验数据。我们还给出了几个额外的例子，说明该理论如何工作，对于各种量子输入状态，这可以很容易地在实验室中进行测试;包括两个单模压缩真空，单光子和双光子输入，我们显示衍射过程产生双模压缩真空，数路纠缠和Hong-Ou-Mandel效应-类似于分束器。
2017-03-10 quant-ph
Generation of spatially broadband twin beams for quantum imaging
我们利用热原子蒸气中的四波混频在相位不敏感行波放大器中产生了空间多模孪生光束。在3.5 MHz下测得的远场相干区域远小于该过程的角带宽，并且可以产生具有独立量子相关子区域的明亮孪生图像，几乎没有失真。可用的横向自由度形成一个高维希尔伯特空间，我们使用它来产生具有有限轨道角动量的量子关联孪生光束。
2007-11-21 quant-ph
Mirrors-light-atoms entanglement in ring optomechanical cavity
本文描述了一个原子光学机械系统的实现，其中原子系综被限制在由一个固定镜和两个可动镜组成的环形光学机械腔中。的动态和线性化的方程的分析允许导出多模协方差矩阵。在实际的实验条件下，利用对数负性数值模拟了两体和三体系统的稳态连续变量纠缠，并分析了多模系统中的共享纠缠.原子介质的引入可以获得更大的纠缠平台，并对温度退散效应具有更强的弹性。
2022-09-27 quant-ph
High-contrast interaction between remote superconducting qubits mediated by multimode cable coupling
针对超导处理器远程互连中高保真双比特门难题，本文利用多模同轴电缆的模式干涉，仅通过频率调制实现高对比度相互作用及99%以上保真度的 controlled-Z 与无 ZZ iSWAP 门。
2025-05-13 quant-ph
Microscopic model for a spatial multimode generation based on Multi-pump Four Wave Mixing in hot vapours
本文提出基于双泵四波混频的多模生成模型，通过扩展双Λ模型并引入傅里叶展开方法，描述多模生成的角度依赖性和量子关联，并用于预测增益分布和量子关联。
2025-12-17 quant-ph
How to measure diffusional decoherence in multimode rubidium vapor memories?
扩散是热原子蒸气在空间多模式应用中存储时间的主要限制。系统中扩散退相干的精确知识对于设计大多数蒸气存储器设置是期望的。在这里，我们提出了一种新的，有效的和直接的方法来测量无偏扩散退相干，清楚地区别于所有其他的退相干源。我们得到了铷原子在惰性气体中的归一化扩散系数：氖0.20 cm $^{2}$ /s，氪0.068 cm $^{2}$ /s，并首次给出了铷在氙中的归一化扩散系数：0.057 cm $^{2}$ /s。我们的方法包括创建，存储和检索空间变化的原子相干性。拉曼散射提供了一个必要的界面，原子，允许探测许多空间周期性的原子相干性并发。与之前的实验相反，该方法可用于任何单个密封玻璃池，并且在测量期间不需要任何设置更改，因此它是鲁棒的和可重复的。
2014-05-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum correlations between single telecom photons and a multimode on-demand solid state quantum memory
长寿命量子存储器和通信光子之间的量子关联是实现大规模量子信息网络的重要资源。原子和固态系统在这个方向上已经取得了重大进展。在这里，我们展示了电信光子和多模按需固态量子存储器之间的量子相关性。这是通过将相关单光子映射到Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体中的自旋集体激发上持续可控时间来实现的。存储的单光子由腔增强自发参量下转换（SPDC）产生，并由它们在电信波长的伙伴光子预示。这些结果代表了第一次演示的多模按需固态量子存储器的外部量子态的光。它们为量子中继器提供了重要的资源，并为实现具有远程固态量子节点的量子信息网络铺平了道路。
2017-08-22 quant-ph
Solid state source of non-classical photon pairs with embedded multimode quantum memory
光子量子比特之间量子关联的产生和分布是量子信息科学的关键资源。对于量子网络和量子中继器中的应用，需要将这些量子相关性存储在量子存储器中。在2001年，Duan，Lukin，Cirac，and Zoller（DLCZ）提出了一个在原子气体中结合相关光子对源和量子存储器的方案，这使得基本量子网络的快速发展成为可能。在这封信中，我们展示了一个固态源的相关光子对嵌入自旋波量子存储器，使用稀土掺杂晶体。我们展示了光子之间强的量子或相关性，高到足以进行量子通信。与原来的DLCZ建议，我们的计划是固有的多模感谢一个内置的rephasing机制，使我们能够证明存储的11个时间模式。这些结果代表了使用固态资源实现复杂量子网络架构的重要一步。
2017-08-22 quant-ph
Telecom-heralded entanglement between remote multimode solid-state quantum memories
未来的量子网络将能够在遥远的位置之间分配纠缠，并允许在量子通信，量子传感和分布式量子计算中的应用。这个网络的核心是在远程互连的量子节点上产生和存储纠缠的能力。虽然各种性质的远程物理系统已经成功地纠缠在一起，但这些实现都没有涵盖网络操作的所有要求，例如电信兼容性和多模操作。在这里，我们报告了两个空间分离的量子节点之间的纠缠的演示，其中纠缠存储在多模固态量子存储器中。在每个节点处，掺杂镨的晶体存储相关对的光子，其中第二个光子处于电信波长。放置在不同实验室的量子存储器之间的纠缠通过以高达1.4 kHz的速率检测电信光子来预示，并存储在晶体中预定的存储时间高达25微秒。我们还表明，所产生的纠缠是强大的，对损失的先驱路径，并演示时间复用操作，62个时间模式。我们的实现可扩展到更长距离的纠缠，并为基于固态资源的现场部署的多路复用量子中继器提供了一条可行的路线。
2021-01-13 quant-ph
Quantum correlations by four-wave-mixing in atomic vapor. Theory and Experiments
我们从理论和实验两方面研究了热原子蒸气中通过四波混频产生连续变量量子关联。两种理论方法已经开发。一方面，我们从“经典”非线性光学的角度研究了四波混频。这样我们就得到了理想线性放大器在χ^（3）介质中的演化方程。另一方面，我们提出了一个双Λ组态的四能级微观模型，计算了激光修饰下原子蒸气的χ^（3）系数。这种计算使我们能够导出感兴趣的参数的强度噪声谱。这项工作的实验部分描述了这种效果的演示对铷85的D1线。我们测量了低于标准量子极限的高达-9.2dB的相对强度压缩，并提出了一种在没有放大的情况下测量量子关联的新方法，这些结果在多模量子光学领域，如量子成像和多模量子存储器中有着广泛的应用。
2011-01-26 quant-ph
Multiplexed spin-wave-photon entanglement source using temporal-multimode memories and feedforward-controlled readout
源是构建量子中继器的基本模块，它基于量子记忆产生原子-光子的量子关联或纠缠。为了在基于集合的QR中实现高纠缠生成速率，需要空间、时间和频谱多模存储器。先前的时间多模存储器是基于在非连续加宽介质中的改写机制。在这里，通过将多方向写入脉冲的训练施加到一个连续展宽的原子系综中，诱导Duan-Lukin-Cirac-Zoller-like拉曼过程，我们制备了多达19对模式，即自旋波模式和光子时间仓。自旋波光子（即，原子-光子）纠缠在模式对中概率性地产生。作为一个证明在原则上的演示，我们表明，使用所有的自旋波模式和前馈控制读出的多路复用源增加了自旋波光子纠缠产生率的一个因素$\sim$ 18.3，相比，非多路复用源使用的个别模式。测量的复用源的贝尔参数是与存储器寿命$30μs$组合的$2.30\pm 0.02$。
2019-06-29 quant-ph
Temporal multimode storage of entangled photon pairs
能够存储和处理纠缠光子的多路复用量子存储器对于量子网络的发展至关重要。在这种情况下，我们演示了同时存储和检索的两个纠缠光子内的固态量子存储器和测量的时间多模容量的十个模式。这是通过从参数下转换产生两个偏振纠缠对，并使用原子频率梳（AFC）协议将每对中的一个光子映射到稀土离子掺杂（REID）晶体上来实现的。我们提出了一个间接纠缠证人的概念，它可以被用作施密特数证人，我们用它来实验证明存在多个纠缠对从量子存储器中检索。我们的工作提出了REID-AFC作为一个平台兼容的时间复用的几个纠缠光子对随着一个新的纠缠认证方法有用的表征复用量子存储器。
2016-12-09 quant-ph
Quantum annealing with ultracold atoms in a multimode optical resonator
在高$Q$多模腔中，在零温度附近，稀填充的$N$位光晶格可以映射到在所有长度尺度上具有可剪裁相互作用的自旋系综。有效的全位点对位点相互作用矩阵可以通过应用高达合适几何形状、频率和功率的$N(N+1)/2$激光束来动态地控制，这允许依赖于实时可控的全对全有效自旋耦合来实现量子退火动力学。从超流初态出发，通过绝热扫描，可以找到该系统的最低能量定态。由于腔模是有损耗的，因此可以修正误差，并且即使从有限温度状态通过基态腔冷却仍然可以达到基态。最终原子态的物理性质可以直接且几乎无损地从腔输出场读出。作为例子，我们模拟了一个量子Hopfield联想记忆方案。
2016-12-22 quant-ph
Efficient detection of spectrally multimode squeezed light through optical parametric amplification
本文首次实验演示了利用光学参量放大检测光谱多模压缩光，实现对宽带压缩真空态超过60个光谱模式的同时检测，压缩度均匀且达-6.5至-7 dB，为构建连续变量簇态及高维光子量子技术提供了新途径。
2025-08-06 physics.optics quant-ph
Nonlinear improvement of measurement-device-independent quantum key distribution using multimode quantum memory
本研究提出基于量子存储器按需存储与多模存储功能的MDI-QKD方案，实现安全密钥率非线性提升，采用原子频率梳构建可行架构，可扩展至量子中继器并为模式数提升提供实验依据。
2023-06-17 quant-ph
Quantum Holographic Teleportation of Light Fields
我们描述了一个连续变量的隐形传态方案，该方案允许传送分布在时空多模电磁场中的量子态。我们的隐形传态协议使用空间多模纠缠的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森光束。我们评估了时空隐形传态的“分辨能力”，并指定了量子态能有效隐形传态的电磁场的自由度。我们称这种方案为“量子全息隐形传态”，因为它可以看作是传统全息术在量子领域的推广。
2000-07-10 quant-ph
