Demonstration of Dispersion-Cancelled Quantum-Optical Coherence Tomography
我们提出了一个实验演示的量子光学相干层析成像（QOCT）。该技术利用纠缠双光子光源进行轴向光学切片。将QOCT与传统的光学相干层析成像（OCT）进行了比较。实验证明了QOCT对色散的免疫力，以及分辨率的两倍增强。
2003-04-24 quant-ph
Bayesian tomography of high-dimensional on-chip biphoton frequency combs with randomized measurements
由于集成双光子频率梳（BFC）的出现，频域量子信息处理因其固有的高维性和与光纤网络兼容的纠缠特性而受到越来越多的关注。然而，这种状态的量子态层析成像（QST）需要复杂且精确的有源混频操作工程，这是难以缩放的。为了解决这些限制，我们提出了一种新的解决方案，采用脉冲整形器和电光相位调制器（EOM）来执行随机操作，而不是以规定的方式混合。我们成功地验证了纠缠和重建全密度矩阵的BFC产生的片上Si $_{3}$ N $_{4}$微谐振器（MRR）在高达一个$8\times8$维二维量子希尔伯特空间，最高的维度频率箱。更一般地说，我们所采用的贝叶斯统计模型可以针对具有有限测量能力的各种量子系统进行定制，从而形成以最佳方式利用所有可用数据的机会断层扫描框架。
2022-01-24 physics.optics quant-ph
Classical realization of dispersion-canceled, artifact-free, and background-free optical coherence tomography
量子光学相干层析成像（Q-OCT）提供了一种色散消除的轴向成像方法，但其实际应用受到光源的弱点和图像中的伪影的限制。最近的一项研究，使用啁啾脉冲干涉（CPI）已经证明了色散消除和伪影的OCT与经典系统，但是，不需要的背景信号仍然存在后，消除文物。在这里，我们提出了一个经典的光学方法，实现了色散抵消，无伪影，无背景OCT。我们采用了时间反转系统的Q-OCT与变换限制的输入激光脉冲，实现色散抵消OCT与经典系统。我们还引入了一种减法来去除伪影和背景信号。用这些方法，我们实验证明了色散取消，伪影免费，和背景免费轴向成像的盖玻片和横截面成像的硬币表面。
2016-02-24 physics.optics quant-ph
Electronic Noise in Optical Homodyne Tomography
在光学零差层析成像实验中的检测器的电子噪声的效果被证明是等效的光损耗，如果检测器被校准通过测量的正交噪声的真空状态。在窄带压缩真空源工作于铷原子波长的实验中，得到了电子噪声级与等效光学效率之间的显式关系，并得到了证实。
2007-01-15 quant-ph
Quantum optical coherence tomography of a biological sample
量子光学相干层析成像（QOCT）利用纠缠光子光源进行色散免疫轴向光学切片。我们提出了第一个实验QOCT图像的生物样品：洋葱皮组织涂有金纳米粒子。3D图像以不同方向的2D截面的形式呈现。
2008-09-26 quant-ph
Polarization-Sensitive Quantum Optical Coherence Tomography: Experiment
偏振敏感量子光学相干层析成像（PS-QOCT）利用II型双光子光源进行具有偏振敏感性的光学切片。BBO非线性光学晶体泵浦的钛：蓝宝石皮秒脉冲激光被用来确认这种成像范例的理论基础。PS-QOCT提供偶数阶色散抵消，同时访问样品的反射表面之间的间隙介质的群速度色散特性。
2010-11-19 quant-ph
Optical Tomography of Photon-Added Coherent States, Even/Odd Coherent States and Thermal States
利用厄米多项式给出了加光子相干态、奇偶加光子相干态和加光子热态的光学层析图的显式表达式。提出了实验零差探测所考虑的光子状态的建议。
2011-02-05 quant-ph
Continuous-variable optical quantum state tomography
本文综述了光场和光子的连续变量量子态层析成像的最新进展，特别强调了它在量子信息技术中的实际应用。光学零差层析成像是一种在给定的光学模式下重建光的状态的方法。一系列相关的实际课题进行了讨论，如状态重建算法（重点是最大似然技术），时域零差检测技术，模式匹配问题，和工程的复杂量子态的光。本文还调查的横向空间状态（空间模式）的字段中的特殊情况下，正好包含一个光子的量子态层析成像。
2008-03-03 quant-ph
Polarization-sensitive quantum-optical coherence tomography
我们提出了一种偏振敏感的量子光学相干断层扫描（PS-QOCT）技术，提供轴向光学切片与偏振敏感的能力。该技术提供了一种用于确定关于各向同性反射表面之间的光程长度、来自每个界面的反射率的相对大小、填隙材料的双折射以及样品的光轴的取向的信息的手段。PS-QOCT不受样本色散的影响，因此允许在比通过普通光学相干断层扫描可获得的深度更大的深度进行测量。我们还提供了一个通用的琼斯矩阵理论分析PS-QOCT系统，并概述了进行这种测量的实验程序。
2004-01-28 quant-ph
Homodyne tomography characterization and nonlocality of a dual-mode optical qubit
利用量子零差层析技术，研究了单光子在两个光学模上的离域特性。重建的四维密度矩阵在整个希尔伯特空间上延伸，从而首次揭示了作为电磁场状态的双轨光量子比特的完整信息。实验数据违反了贝尔不等式，尽管有一个类似于光子计数实验中的检测漏洞的漏洞。
2004-03-16 quant-ph
Quantum Process Tomography on Vibrational States of Atoms in an Optical Lattice
量子过程层析成像是用来充分表征原子的量子振动态的演化。铷原子被囚禁在一个只支持两个振动态的浅光晶格中，我们通过重构2 × 2密度矩阵来表征。对一组完整的输入重复这个过程，使我们能够完全表征系统的固有退相干和谐振耦合。
2003-12-29 quant-ph
Universal compressive tomography in the time-frequency domain
我们实现了一个压缩量子态层析成像能够重建任何任意的低秩光谱时间的光信号与极少数的测量设置，没有任何\emph{ad hoc}假设的最初未知的信号。这是用量子脉冲门来实现的，量子脉冲门是一种灵活地实现投影到任意用户指定的光学模式上的设备。我们提出了结论性的实验结果的时间脉冲模式和频率箱，这展示了我们的随机压缩方法的多功能性，从而引入一个通用的光学重建框架，这些平台。
2021-05-26 quant-ph
Optical tomography of Fock state superpositions
我们认为光子Fock态叠加的光学层析与最近的实验成果。重点放在这样一个事实上，它足以表示作为实验的主要结果的测量断层图像。我们提出了一个检验实验数据正确性的方法。给出了Fock态叠加光学层析图的厄米多项式表达式。考虑了真空和低光子数态叠加的特殊情况，研究了热噪声对态纯度的影响。
2011-02-14 quant-ph
Distortions produced in optical homodyne tomography
分析了常用于确定量子光学态的Wigner函数的零差层析过程，考虑了时空自由度的影响。零差层析成像过程通过追踪那些自由度来去除与本地振荡器的模式不相关联的输入状态的那些部分。使用一个功能的方法，将所有的时空自由度，我们发现，这种减少的自由度引入所观察到的维格纳函数的失真。分析还示出了零差层析成像过程如何引入取决于本地振荡器的强度的分辨率。作为例子，我们考虑相干态、Fock态和压缩真空态。
2022-05-06 quant-ph
"Quantum-optical coherence tomography" with classical light
量子光学相干断层扫描（Q-OCT）是一种轴向成像的干涉技术，与传统方法相比具有几个优点。啁啾脉冲干涉（CPI）最近被证明表现出所有的好处，量子干涉仪的Q-OCT的基础上。在这里，我们使用CPI来测量轴向干涉图，以描绘样品，从而获得Q-OCT的重要优势，包括自动色散消除，但具有1000万倍的信号。我们的技术解决了伪影问题，在Q-OCT和突出的权力，经典的相关性在光学成像。
2009-09-04 quant-ph
Time-frequency quantum process tomography of parametric down-conversion
参量下转换（PDC）是实际产生多重量子光学态的既定标准。这些包括双模压缩真空，预示非高斯态和纠缠光子对。详细的理论研究提供了深入了解PDC的时频（TF）结构，这是由复值联合谱幅度（JSA）函数。然而，在实验中，PDC的TF结构的主要特征是强度测量，禁止进入JSA的重要阶段。在本文中，我们提出了一个振幅敏感的量子过程层析成像技术，结合超快光学和经典的三波混频的方法。我们的方法有利于直接和相位敏感的PDC的时频层析成像具有高光谱分辨率和优良的信噪比。这对于所有量子光学应用都很重要，这些应用依赖于工程参数化过程，并基于量子波函数的微小知识来生成定制的光子量子态。
2014-06-17 quant-ph
Optical Coherence Tomography with a nonlinear interferometer in the high parametric gain regime
我们演示了基于SU（1，1）非线性干涉仪的高增益参量下转换光学相干层析成像。对于成像和传感应用，该方案有望优于以前在低参数增益下工作的实验，因为较高的光子通量提供较低的积分时间以获得高质量的图像。通过这种方式，可以避免使用具有非常高灵敏度的单光子探测器或CCD相机，而可以使用标准光谱仪。其他优点是：对检测前的小损耗和放大具有更高的灵敏度，使得检测到的光功率大大超过探测光功率。
2020-08-28 quant-ph
Self-guided tomography of time-frequency qudits
本文提出利用多输出量子脉冲门实现时间-频率高维量子态的自导引层析，无需校准或后处理即可对3维和5维态达到超过99%的保真度，并验证了其在光子匮乏及噪声环境下的鲁棒性。
2024-11-28 quant-ph
Experimental Quantum State Tomography of Optical Fields and Ultrafast Statistical Sampling
本文综述了光场量子态测量的实验工作和相关的理论背景。本文介绍了光学零差层析成像的基本技术，着重讨论了平衡零差探测在这一过程中所起的作用。我们讨论了一些原始的单模压缩态测量以及最近的发展，包括：其他场态，多模测量，阵列检测，和其他新的零差方案。我们还讨论了状态测量技术的应用领域的科学和技术的重要性-时间分辨光子统计的超快采样。
2017-07-12 quant-ph
All-optical neural network quantum state tomography
量子态层析成像（QST）是实验量子信息处理的几乎所有方面的关键组成部分。作为量子环境中“成像”技术的模拟，QST天生就是一个数据科学问题，其中机器学习技术，特别是神经网络，已经得到了广泛的应用。在这项工作中，我们建立了一个集成的全光设置的神经网络QST，基于全光神经网络（AONN）。我们的AONN配备了内置的非线性激活功能，该功能基于电磁感应透明。实验结果验证了该全光系统的有效性和可行性，表明AONN能有效地减小态制备和测量误差，并能准确地预测量子态的相位参数。考虑到未来量子网络非常需要光学设置，我们集成AONN-QST的全光设置可能会为全光量子网络提供最后一块砖。
2021-06-09 quant-ph
Experimental demonstration of quantum state tomography and qubit-qubit interactions for rare-earth-ion based solid state qubits
我们报告的实施量子态层析的合奏的Eu $^{3+}$掺杂离子的\YSO晶体。断层扫描应用于基于离子的光学跃迁之一的量子位。使用光脉冲操纵量子比特，并通过以相敏方式观察光学自由感应来进行测量。对于组合的制备和测量过程，实现了$>90$ %的保真度。离子之间的相互作用，由于在离子的永久电偶极矩的变化时，光学激发也进行了测量。根据这些结果，讨论了使用该系统进行多量子比特量子计算的能力。
2004-01-20 quant-ph
Scheme for coherent-state quantum process tomography via normally-ordered moments
在光量子过程层析成像中使用相干态是一种实用的方法。在这里，我们开发了一个框架，通过使用相干态作为探针的正常有序矩的量子光学过程的完整表征。我们导出了几种光学过程的超算符张量。我们还表明，我们的技术可以用来确定量子光学状态和过程的非经典特性。此外，我们研究了多模高斯过程的识别，并表明所需的探测相干态的数量与模式的数量呈线性关系。
2017-04-10 quant-ph
Optical homodyne tomography with polynomial series expansion
我们提出并证明了一种基于逆Radon变换的光学零差层析成像方法。与通常的滤波反投影算法不同，该方法采用适当的多项式级数展开Wigner函数和边缘分布，并离散化傅立叶空间。我们表明，这种技术解决了大多数技术困难，遇到的核反卷积为基础的方法和重建整体更好，更平滑的维格纳函数。我们还给出了这两种方法的重建误差的估计，并显示了噪声处理性能和统计误差的弹性的改善。
2011-11-11 quant-ph
Efficient tomography of quantum-optical Gaussian processes probed with a few coherent states
任意量子光学过程（通道）可以通过使用最近开发的相干态量子过程层析成像（QPT）用相干态探测它来完全表征[Lobino等人，Science 322，563（2008）]。一般来说，精确的QPT是可能的，如果一组无限的探头是可用的。因此，由于相干态的有限实验可行集及其相关的能量截止近似，无限维系统的现实QPT是近似的。我们用明确的公式证明了，人们可以完全确定一个量子光学高斯过程，只需几个不同的相干态，而不需要像能量截止这样的近似。对于多模过程的层析成像，与现有方法相比，我们的方法以指数方式减少了不同测试状态的数量。
2013-08-08 quant-ph
Quantum optical coherence tomography with dispersion cancellation
我们提出了一种新的技术，称为量子光学相干层析成像（QOCT），进行层析测量与色散取消的分辨率。该技术也可以用来提取介质的频率依赖的折射率。QOCT利用双光子干涉仪，其中扫描延迟允许追踪符合干涉图。该技术与经典的光学相干断层扫描（OCT）相似。然而，它利用了一个非经典的纠缠双光子光源，允许测量的深度大于那些通过OCT，这遭受样品分散的有害影响。除了色散抵消之外，QOCT还提供比OCT更高的灵敏度，以及对于相同的源带宽，分辨率提高2倍。使用理想化样本比较QOCT和OCT。
2001-11-26 quant-ph
Artefact-removal algorithms for Fourier domain Quantum Optical Coherence Tomography
量子光学相干层析成像（Q-OCT）是光学相干层析成像的非经典等效物，并且能够提供两倍的轴向分辨率增加和对分辨率降低色散的免疫性。Q-OCT的主要缺点是伪影，伪影是使A扫描杂乱并导致多层物体的结构信息完全丢失的附加元素。虽然在时域Q-OCT中存在用于伪影去除的成功方法，但是对于傅里叶域Q-OCT（Fd-Q-OCT）还没有设计出这样的方案，尽管后一种模态-通过联合频谱检测-输出关于系统和成像对象两者的许多有用信息。在这里，我们提出了两种算法，处理的Fd-Q-OCT的联合频谱到一个伪影的A扫描。我们提出了这些算法的理论背景，并显示其性能的计算机生成的数据。这两种算法的实验系统和成像对象的局限性进行了讨论。
2021-03-29 eess.SP physics.app-ph physics.optics
Tomography of a displacement photon counter for discrimination of single-rail optical qubits
研究了光相干通信中的一种有效工具--Kennedy接收机对光子量子比特单轨编码中$\hatσ_x$本征态对应的真空态和单光子态的量子态鉴别性能.我们的实验特征肯尼迪接收器在真空单光子二维空间使用量子探测器层析成像和评估可实现的歧视误差概率从重建的测量算子。此外，我们推导出高斯变换和零差检测可获得的最小错误率。我们的原理证明实验表明，肯尼迪接收机可以实现超过零差检测的鉴别误差。
2018-04-18 quant-ph
Quantum process tomography of linear and quadratically nonlinear optical systems
描述量子过程是量子信息处理的中心任务。在光学量子信息处理领域，这相当于表征模式产生和湮灭算子的变换。这种变换对于线性光学系统是酉的，而对于具有在模式算子中是二次的哈密顿算子的系统，这些变换产生了众所周知的Bogoliubov变换。在本文中，我们表明，修改后的马赫-曾德尔干涉仪可以表征这两种多模系统的演变。虽然它足以使用相干态的线性光学系统的特性，我们还需要单光子来表征二次非线性光学系统。
2018-07-11 quant-ph
Relation between Optical Fresnel transformation and quantum tomography in two-mode entangled case
类似的精神，以先前的工作[选择。282（2009）3734]揭示了光学菲涅耳变换与量子层析成像之间的关系，我们在双模纠缠情况下研究了这种关系。我们证明了在双模菲涅耳变换下，|eta><eta|成为密度算符F_2| eta><eta| F_2 ^{dag}=| eta>_{r，s}<eta|其中F_2是量子光学中的一个双模菲涅耳算符，s，r是（A，B，C，D）的复值表达式。因此，菲涅耳正交相位的概率分布是{层析成像（双模维格纳函数的Radon变换），相应地，|phi>=<eta| F_2{d}| phi>。同样，我们发现一个类似的结论在“频率”域。
2009-11-09 quant-ph
Phase-conjugate optical coherence tomography
量子光学相干断层扫描（Q-OCT）提供了一个因素的两个轴向分辨率的改善和偶数阶色散抵消的优势，当它与传统的OCT（C-OCT）相比。这些特点已被归因于非经典性质的双光子状态中使用的前者，而不是在后者中使用的经典状态。相位共轭OCT（PC-OCT），这里介绍，表明非经典光是不必要的收获Q-OCT的优点。PC-OCT使用具有相敏互相关的经典状态的信号和参考光束以及相位共轭来实现Q-OCT的轴向分辨率和偶数阶色散消除，其信噪比可以与C-OCT的信噪比相媲美。
2006-07-18 quant-ph
Optical sectioning in induced coherence tomography with frequency-entangled photons
我们展示了一种不同的方案来基于诱导相干的概念执行样品的光学切片[Zou等人，物理修订信函67，318（1991）]。这可以被视为不同类型的光学相干断层扫描方案，其中样品沿着光束传播方向的变化的反射率转化为两个光束之间的一阶相干程度的变化。作为一个实际的优点，该方案允许用一个波长探测样品，用另一个波长测量光子。在生物成像场景中，这将导致更深地穿透到样品中，因为使用更长的波长进行探测，同时仍然使用最佳波长进行检测。本文提出的方案利用宽谱带发射的非线性参量源，可以实现亚微米的轴向分辨率。
2018-02-15 physics.bio-ph physics.med-ph physics.optics
Quantum tomography as a tool for the characterization of optical devices
我们描述了一种新的工具，用于光学器件的量子表征。实验设置涉及一个稳定的参考状态，经历了一个未知的量子变换，然后通过平衡零差检测揭示。通过对零差数据的层析分析，我们能够表征信号并估计相互作用的参数，例如光学元件的损耗或放大器的增益。我们目前的相干信号的实验结果，应用于简单的光学元件引入的损失估计，并显示这些结果可以扩展到更一般的光学器件的表征。
2001-10-18 quant-ph
Quantum Process Tomography of an Optically-Controlled Kerr Non-linearity
任何光学量子信息处理机都将包括用于单态操纵和涉及多个量子光学状态之间的相互作用的任务的完全表征的组成设备。对于后者，理想的是一种能够确定性光学相移的装置，该装置对输入量子态进行操作，其作用仅由辅助信号场介导。在这里，我们提出了完整的实验表征系统设计的光控相移作用于单光子探测相干态。我们的设置是基于一个温暖的蒸汽的铷原子的电磁诱导透明的条件下，通过使用光触发的N型克尔非线性修改其色散特性。我们通过发送一组输入探测态并通过平衡零差层析成像测量相应的输出，随后执行相干态量子过程层析成像技术，充分表征了我们设备的性能。这种方法为我们提供了精确的知识，我们的光学相移将如何修改任何任意输入的量子态重建模式中设计的。
2015-05-14 physics.atom-ph quant-ph
Self-consistent tomography of temporally correlated errors
量子计算机的误差模型对于优化量子算法以使用量子纠错或误差减轻来最小化误差的影响是必不可少的。具有时间相关性的噪声，例如低频噪声和上下文相关噪声，在量子计算设备中很常见，有时甚至很重要。然而，传统的层析成像方法还没有被开发用于获得描述时间相关性的误差模型。在本文中，我们提出了自洽层析成像协议，以获得时间相关的错误模型，我们证明了我们的协议是有效的低频噪声和上下文相关的噪声。
2020-10-18 quant-ph
Process tomography of dynamical decoupling in a dense optically trapped atomic ensemble
原子系综在量子信息科学中有许多潜在的应用。由于集体增强，在高密度下使用系综增加了量子操作的整体效率，但同时也增加了碰撞率并导致更快的退相干。在这里，我们报告的实验与光学捕获的87 Rb原子演示了20倍的相干时间增加时，应用动态去耦序列与超过200 π脉冲。我们进行量子过程层析成像，并表明，使用去耦方案的光学深度为230的密集系综可以用作原子存储器的相干时间超过3秒。
2010-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus quant-ph
On calculating the mean values of quantum observables in the optical tomography representation
给定密度算子$\hat ρ$，光学层析成像图定义了允许重建$\hat ρ$的实数线上的概率分布$w_{\hat ρ}(X,ϕ),\ ϕ\in [0,2π),$的单参数集合。我们引入了一个从量子观测量$\hat a$的特殊类$\mathcal A$到广义函数$a(X,ϕ)$的对偶映射，使得平均值$<\hat a>_{\hat ρ} =Tr(\hat ρ\hat a)$由公式$<\hat a>_{\hat ρ}= \int \limits_{0}^{2π}\int \limits_{-\infty}^{+\infty}w_{\hat ρ}(X,ϕ)a(X,ϕ)dXdϕ$给出.类$\mathcal A$包括规范变量$\hat q$和$\hat p$的所有对称多项式。
2011-04-29 math-ph math.MP quant-ph
