Flux-driven Josephson parametric amplifiers: Hysteretic flux response and nondegenerate gain measurements
约瑟夫森参量放大器（JPA）已成为量子科学和超导电路技术中的关键器件。特别是，它们可以用作量子限制放大器或作为压缩微波场的源。在这里，我们报告的详细测量的五个磁通驱动的JPA，其中三个表现出滞后依赖的谐振频率与所施加的磁通量。我们模型的直流超导量子干涉器件（dc-SQUID），它提供了JPA的非线性，为有限的屏蔽参数$β_\mathrm{L}\,{>}\,0$的二维潜在景观的基础上，通过数值模拟的测量特性，并表现出良好的数值结果和实验数据之间的协议。此外，我们还研究了不同JPA的非简并响应，并用我们的理论准确地描述了实验结果。
2016-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Raman-noise induced quantum limits for chi^3 nondegenerate phase-sensitive amplification and quadrature squeezing
我们提出了chi ^3非线性介质中非简并相敏参量放大的量子理论。克尔χ ^3非线性的非零响应时间决定了χ ^3参量放大的量子极限噪声系数，以及正交压缩的极限。这种非零响应时间的非线性需要耦合的参数过程的分子振动声子浴，导致额外的噪声通过自发拉曼散射。我们给出了作为相敏放大器工作的频率非简并和频率简并卡方参放大器的量子极限噪声系数的解析表达式。我们也给出了频率非简并正交压缩的结果。结果表明，当简并度接近时，我们的非简并压缩理论与Boivin和Shapiro的简并压缩理论一致。我们还包括了线性损耗对相敏过程的影响。
2005-09-21 quant-ph
Formulae for entanglement in a linear coherent feedback network of multiple nondegenerate optical parametric amplifiers: the infinite bandwidth case
School of Electrical Engineering and Telecommunications, UNSW Australia（新南威尔士大学电气工程和电信学院）
本文推导了由N个非退相干光学参量放大器构成的线性相干反馈链在理想无损耗和无限带宽情况下的EPR纠缠公式，通过调整相位移优化输出场的二次项以实现最大纠缠。
2016-03-16 cs.SY eess.SY quant-ph
Strong low-frequency quantum correlations from a four-wave mixing amplifier
我们表明，一个简单的计划的基础上的非简并四波混频在热原子蒸气表现得像一个近乎完美的相位不敏感的光放大器，它可以产生明亮的孪生光束与测量的量子噪声减少强度差超过8 dB，接近最好的光学参量放大器和振荡器。腔的不存在使得系统不受外部扰动的影响，并且在很大的频率范围内观察到强的量子噪声降低。
2008-03-26 quant-ph
Temporal interference effects in noncollinear and frequency-nondegenerate spontaneous parametric down-conversion
我们认为制度的自发参量下转换的非共线和非简并的频率。参数表征度的非共线性和nondgeneracy的定义，它们被证明是不相互独立的。在给定的非简并度下，所发射的光子沿两个不同的锥传播，锥的张角由非简并度决定。基于此，非简并度的程度可以通过光子的角度选择来控制，例如，在适当安装的狭缝的帮助下。对于这样的选择光子，它们的波函数取决于两个频率或两个时间变量。在这种状态下产生的干涉效应进行测试的洪-欧-曼德尔型计划与不同的延迟时间在两个通道之一，并与光子从两个通道发送到分束器的分析。分束器后产生的时间图像被发现表现出非常强的干涉，表现为充满量子拍频的有限尺寸时间梳的形成。梳齿的参数依赖于非简并度，并阐明了这种依赖性的物理原因。
2018-06-06 quant-ph
Entanglement in a linear coherent feedback chain of nondegenerate optical parametric amplifiers
School of Electrical Engineering and Telecommunications, UNSW Australia（新南威尔士大学电气与电信工程学院）
本文研究了由最多6个非退化光学参量放大器（NOPA）构成的线性量子网络，分析了其在传输和放大损耗以及时间延迟影响下的稳定性、双场纠缠以及双模高斯态的双方面纠缠。
2015-06-10 cs.SY eess.SY quant-ph
Quantum limited amplification and entanglement in coupled nonlinear resonators
我们展示了一个耦合腔实现的玻色哈伯德二聚体，实现量子限制放大，并产生频率纠缠微波场的压缩参数远低于-12 dB。与以前的参数放大器的实现相比，我们的二聚体既可以作为简并放大器，也可以作为非简并放大器。大的测量增益带宽产品的非简并操作超过250 MHz，在输入光子数高达2000每us的饱和度都预计将进一步提高，同时保持约2 GHz的宽频率可调谐性。基于集总元件电路的Bose-Hubbard二聚体具有对系统参数灵活控制的特点，可作为量子模拟中非线性腔阵列的基本单元。
2014-04-17 quant-ph
Quantum feedback amplification
量子放大对于通信和弱信号检测等各种量子技术至关重要。然而，由于不可避免的设备脆弱性，其实际应用仍然受到限制，这会导致输出信号或状态的失真。本文提出了一个通用的理论，解决了这个关键问题。其关键思想简单且易于实现：仅是放大器辅助模式的无源反馈，而这种模式通常被丢弃。事实上，该方案使得受控放大器具有显著的鲁棒性，并且即使在实际缺陷下也实现了最小噪声放大。因此，所提出的理论使得量子放大能够在实际水平上实现。此外，一个非简并的参数放大器进行了一个特殊的失谐，提出表明，另外，它具有宽带的性质。
2016-05-06 quant-ph
Experimental Demonstration of Unconditional Entanglement Swapping for Continuous Variables
实验证明了连续变量的无条件纠缠交换。从两个非简并光参量放大器中产生两个初始纠缠态。通过对来自每个放大器的两束光进行Bell态的直接测量，使两束没有直接相互作用的光发生纠缠。直接测量了纠缠交换产生的振幅和相位正交的量子关联度分别为1.23dB和1.12dB，低于散粒噪声极限。
2004-12-25 quant-ph
Quantum dynamics and statistics of two coupled down-conversion processes
在Heisenberg-Langevin理论框架下，研究了两个非简并下转换过程的线性相互作用所产生的动力学和统计效应。利用强抽运近似计算了运动方程的解析解。的现象让人想起芝诺和反芝诺效应进行检查。说明了相位控制和失配控制开关的可能性。
2000-04-18 quant-ph
Nondegenerate Josephson Mixers with Enhanced Bandwidth and Saturation Power for Quantum Signal Amplification and Transduction
IBM Quantum, IBM Research Center（IBM量子，IBM研究中心）
通过优化约瑟夫森环调制器参数并引入集总元件耦合模式网络，显著提高了非简并约瑟夫森混频器的带宽和饱和功率，使其适用于频率复用量子处理。
2025-08-08 quant-ph
Non-Gaussian Nature and Entanglement of Spontaneous Parametric Nondegenerate Triple-Photon Generation
如何制备确定性非高斯纠缠态是连续变量量子信息技术的一个基本问题。在这里，我们通过数值方法从理论上证明了三光子自发参量下转换产生的三光子态是一个纯粹的非高斯纠缠的超高斯源。有趣的是，三光子态的模间纠缠度比相同参数的二次哈密顿量产生的双模压缩真空态的模间纠缠度要大.此外，我们提出了一个基于正交投影测量的非高斯性可调的双模非高斯纠缠态的制备模型。
2020-09-14 quant-ph
Double-Pumped Kerr Parametric Amplifier Beyond the Gain-Bandwidth Limit
Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；Alice & Bob；University of Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本研究通过双泵 Kerr 参数放大器实现增益与带宽的突破，展示在20 dB增益下带宽提升六倍，超越传统限制至25 dB，接近量子极限。
2025-12-31 quant-ph
Enhancing qubit readout fidelity with two-mode squeezing of the coherent measurement signal
IBM Quantum, IBM Research Center（IBM量子，IBM研究中心）
本文提出通过同时测量双模压缩态和相干组合提升量子比特读取保真度，适用于高频放大器和噪声抑制场景。
2026-03-16 quant-ph
Generation of nondegenerate narrow-band photon pairs for hybrid quantum network
在混合量子网络中，通过光子通道连接两种量子节点需要两个节点及其接口光子之间的中心频率和带宽具有良好的匹配。然而，现有的光子源不能满足这一要求。利用一种新的联合双腔策略，我们报道了腔增强自发参量下转换产生非简并窄带光子对。信号光子和空闲光子的中心频率和带宽被独立地设置为与被捕获的离子和固态量子存储器相匹配。利用该光源，信号光子和闲频光子的带宽和中心频率分别为935 nm处4 MHz和880 nm处5 MHz，归一化光谱亮度为4.9/s/MHz/mW。由于可以独立锁定到两个不同的波长，联体双腔普遍适用于由多个量子节点组成的混合量子网络。
2015-10-08 quant-ph
Multi-Path Interferometric Josephson Directional Amplifier for Qubit Readout
我们实现并表征了一个适用于量子比特读出的量子限制的定向约瑟夫森放大器。该器件由两个非简并的三波混频放大器组成，它们以干涉方案耦合在一起，嵌入在印刷电路板中。非互易性是通过在馈送设备的同频泵之间施加相位梯度来产生的，该相位梯度在法拉第介质中起磁场的作用。通过系统中多路径之间的波干扰，诱导定向放大和反射增益消除。我们测量并讨论了器件的主要品质因数，实验结果与理论符合得很好。这种定向放大器的改进版本有望消除对体积庞大的片外隔离级的需求，这些隔离级通常在高保真、量子非破坏测量设置中将量子系统和前置放大器分开。
2017-10-08 cond-mat.supr-con physics.ins-det quant-ph
Bounds on skew information and local quantum uncertainty for state conversion
我们建立了严格的上限局域量子不确定性（LQU）和倾斜信息与通过某些量子信道的状态转换。具体来说，我们得到一个界限上的可实现的LQU的二分通道的克劳斯运营商与非退化冯诺依曼测量的第一个子系统上的交换，这个LQU界表示的第一个子系统的偏斜信息。此外，我们建立了一个界限的倾斜信息的一个子系统从任何初始的二分态服从任何量子转向通道，这个界限表示为LQU的初始联合系统状态。我们的两个主张表明，状态转换有基本的限制与偏斜信息LQU。
2017-02-25 quant-ph
Statistics of multiphoton events in spontaneous parametric down-conversion
我们提出了一个实验表征的多个光子对的统计实现在一个非线性介质中的高能量超短脉冲从再生放大器泵浦的自发参量下转换。利用光纤环探测器实现了光子数分辨测量。我们引入了一个有效的理论描述的基础上观察到的统计参数，可以分配直接的物理解释。这些参数，确定为我们的来源，从收集的实验数据，下转换源的有用性的特点，多光子干涉计划的基础协议的量子信息处理和通信。
2008-05-12 quant-ph
On the parametric approximation in quantum optics
我们执行精确的数值对角化的哈密顿描述退化和非退化参量放大器，利用有关每个设备的守恒定律。我们澄清的条件下，参数近似成立，表明最相关的要求是泵的相互作用后的连贯性，而不是其undepletion。
1999-02-03 quant-ph
The possibility of absolute calibration of analog detectors by using parametric down-conversion: a systematical study
光探测器在模拟和光子计数状态下的精确校准是从“传统”量子光学到量子力学、量子密码学、量子计算等基础研究的基础。本文系统地研究了基于参量放大器特性的模拟光探测器绝对校准的可能性。我们的研究结果表明，这样的方法可以有效地开发有趣的可能的可编程应用程序。
2005-11-09 quant-ph
Low-noise amplification and frequency conversion with a multiport microwave optomechanical device
工作在量子极限附近的电磁信号的高增益放大器对于量子信息系统和超灵敏量子测量至关重要。然而，现有的技术具有有限的增益带宽积，并且仅在弱输入信号下工作。在这里，我们展示了一个两端口的光机械方案的微波信号的放大和路由，同时进行高增益放大和频率转换的量子制度的系统。我们的放大器，实现在一个双腔微波光学机械设备，显示41分贝的增益，并具有高动态范围，处理输入信号高达每秒$10^{13}$光子，三个数量级以上的相应约瑟夫森参量放大器。我们表明，虽然有源介质，机械谐振器，是在远离量子极限的高温下，只有4.6量子的噪声被添加到输入信号。我们的方法可以很容易地应用于各种光学机械系统，包括混合光学微波系统，在量子水平上创建一个通用的信号中心。
2016-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Third-order spontaneous parametric down-conversion in thin optical fibers as a photon-triplet source
研究了三阶自发参量下转换过程，作为产生纠缠光子三态的一种手段。具体而言，我们认为薄光纤作为非线性介质被用作TOSPDC的基础上，相位匹配是通过使用一个以上的光纤横模的配置。我们在本文中的分析，这是从我们早期的论文光学快报36，190（2011），旨在提供实验所需的细节，以设计一个TOSPDC光子三重态源。具体来说，我们的分析集中在光子三重态，发射率，和TOSPDC相位匹配特性的频率简并和频率非简并TOSPDC的情况下。
2013-07-11 quant-ph
A high gain travelling-wave parametric amplifier based on three-wave mixing
本文扩展了约瑟夫森结行波参量放大器在三波混频区的理论，提出通过双频带频散工程将泵浦置于上频带截止附近，在抑制上变频的同时实现信号与泵浦相位匹配，从而获得随长度指数增长的高增益。
2022-05-16 quant-ph
Scalable scheme for entangling multiple ququarts using linear optical elements
我们报道了一个可扩展的线性光学方案，利用频率非简并自发参量下转换的双光子偏振态制备多个量子纠缠态。在充分考虑自发参量下转换的高阶效应（双对事件）的情况下，计算了输出态。用三个和四个双光子量子点的线性光学纠缠的例子证明了多量子纠缠的可扩展性。
2007-08-03 quant-ph
Modal, Spectral, and Polarization Entanglement in Guided-Wave Parametric Down-Conversion
我们研究的模式，光谱和偏振纠缠的光子对产生的非线性，周期性极化，双模波导（1-D平面或2-D圆形）通过非简并自发参量下转换的属性。任何可能的自由度--模式数、频率或偏振--都可以用来区分下转换的光子，而其他的则作为纠缠的属性。根据下转换光子的模数来区分它们，使我们能够有效地产生窄带或宽带的光谱或偏振纠缠。另一方面，当产生的光子在0型过程中的频率区分，模式纠缠原来是一个有效的替代偏振纠缠。此外，第二类下转换中的模式纠缠可以用来产生频率和偏振的双重纠缠态。
2010-07-19 quant-ph
Long-distance distribution of qubit-qubit entanglement using Gaussian-correlated photonic beams
利用非简并参量放大器的输出光场驱动远距离量子比特，研究了大量子网络中纠缠的确定性产生和分布。在这种情况下，放大器产生一个连续的高斯双模压缩态，它充当量子比特的量子相关库，并将它们松弛到一个高度纠缠的稳态。在这里，我们感兴趣的最大量的纠缠和最佳纠缠产生率，可以实现与此计划在现实条件下，特别是考虑到有限的放大器带宽，波导损耗和传播延迟。通过将全网络的精确数值模拟与近似解析结果相结合，我们预测了放大器的最佳工作点以及各种条件下相应的量子比特-量子比特纠缠。我们的研究结果表明，这种高斯到离散变量纠缠的被动转换提供了一个强大的和实验上非常有吸引力的方法来操作大型光学，微波或混合量子网络，目前正在开发有效的参量放大器。
2022-07-01 quant-ph
Nonreciprocal single-photon frequency converter via multiple semi-infinite coupled-resonator waveguides
我们提出利用多个半无限耦合谐振腔波导（CRW）构造非互易单光子频率转换器。我们首先证明了一个单光子的频率可以通过两个CRW，这是间接耦合的两个非简并力学模式的光机械相互作用的非相干转换。基于这种非互易性，提出了两种不同的单光子环行器在T形波导中的三个半无限CRW，这是成对耦合的光机相互作用。一个环形器是由两个非简并的机械模式，提出了另一个是由三个非简并的机械模式。通过打破时间反演对称性，诱导了非互易单光子频率转换，得到了非互易频率转换的最佳条件。这些建议可以用来实现非互易频率转换的单光子在任何两个不同的波导具有不同的频率，他们可以允许动态控制的频率转换的方向，通过调整外部驱动激光器的相位，这可能有多方面的应用在混合量子网络。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum state truncation using an optical parametric amplifier and a beamsplitter
基于非简并光学参量放大器和分束器的联合作用，提出了一种在Fock基（量子剪刀）下的量子态截断方案。与以前提出的基于线性光学的量子剪刀器件依赖于可靠的Fock态源不同，我们的方案只需要容易获得的高斯态，如相干态输入（包括真空态）。在全局状态中执行光电检测之后生成截断状态。我们发现，取决于两个光电探测器中的每一个被定位在哪个输出端口，可以产生不同类型的截断状态：i）具有最大Fock数$N$的状态，或者ii）具有最小Fock数$N$的状态。为了说明我们的方法，我们讨论了一个例子，有作为输入状态的相干态的分束器和真空状态的放大器，并表明，由此产生的截断状态显示非经典特性，如亚泊松统计和压缩。我们使用Wigner-Yanase斜信息测度来量化生成态的非经典程度。对于互补性，我们讨论了协议的效率，例如，产生概率以及诸如探测器的量子效率和暗计数率之类的缺陷的影响。
2021-09-24 physics.optics quant-ph
Hybridized-Mode Parametric Amplifier in Kinetic-Inductance Circuits
本研究提出了一种基于动能电感谐振器的双模式参量放大器，实现了高增益和高带宽的量子极限放大，适用于超导量子技术的先进读取。
2025-12-03 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Walk Topology and Spontaneous Parametric Down Conversion
在最近的一个详细的研究计划中，我们提出了通过全光学实现离散时间量子行走来研究拓扑相的复杂物理。这项研究提出的主要新成分是在网络中使用非线性参量放大器，这反过来又可以用来模拟原子内的相互作用，从而分析拓扑相位中的多体效应，即使使用光作为量子步行器。在本文中，作为实施我们方案的第一步，我们分析了量子行走晶格拓扑结构与自发参量下转换产生的双光子空间相关性之间的相互作用。我们还描述了不同的检测方法适合我们提出的实验方案。
2016-04-27 quant-ph
Multiparametric Amplification and Qubit Measurement with a Kerr-free Josephson Ring Modulator
基于约瑟夫森结的参量放大器已经成为超导量子机器中普遍存在的部件。虽然参量放大器通常可以达到接近量子极限的性能，但它们有许多局限性，包括饱和功率低、方向性差和带宽窄。第一个被认为是源于高阶哈密顿项特有的约瑟夫森结电路，后两个是直接后果的性质的参数相互作用的权力。在这项工作中，我们将解决这两个问题。首先，我们设计了一个新的，线性分流约瑟夫森环调制器（JRM），几乎为零的所有四阶项在一个单一的磁通偏置点。接下来，我们通过一对平衡参数驱动器实现增益。当单独应用时，这些驱动器产生相位保持增益（G）和无增益光子转换（C），当一起应用时，所得到的放大器（我们称之为GC）是具有大的增益无关带宽的双向、相位敏感的仅透射放大器。最后，我们还展示了GC放大器的实用性，以及它的量子效率，通过使用它来读取超导transmon量子比特。
2019-12-20 quant-ph
Non-gaussian Entanglement Swapping between Three-Mode Spontaneous Parametric Down Conversion and Three Qubits
在这项工作中，我们研究了非高斯多体纠缠的产生和交换的设置包含参量放大器，产生三个光子在不同的模式耦合到三个量子比特。我们证明了在这种情况下产生的纠缠是非高斯性质的。我们介绍了真正的三方非高斯纠缠，有效的模式和量子比特纠缠的证人。此外，这些证人表明，光子之间产生的纠缠可以交换到量子比特，量子比特确实显示非高斯真正的三方纠缠在一个更广泛的参数制度，这表明我们的设置可能是一个有用的工具，提取纠缠产生的高阶参量放大量子精密测量或量子计算应用。
2022-02-04 quant-ph
Quantum Batteries as Work Sources for Phase-Locked Parametric Amplification
University of Gdańsk（格但斯克大学）
研究用有限玻色子量子电池替代参量放大器泵浦的可行性，发现泵浦相位相干性对锁相放大场至关重要，仅存储能量不足。
2026-06-19 quant-ph
Symmetric Traveling Wave Parametric Amplifier
利用对称射频SQUID的新概念，研制了一种基于三波混频的对称行波参量放大器（STWPA），并进行了实验测试。这允许通过施加外部电流来完全控制STWPA的二阶和三阶非线性。以这种方式，可以达到最佳偏置点，同时考虑相位失配和泵浦耗尽最小化。该结构在4.2K下进行了测试，显示出4GHz的带宽和17dB的最大估计增益。STWPA也表现出极大的灵活性，允许上下变频混频器操作和射频控制开关。
2019-04-21 cond-mat.supr-con physics.app-ph quant-ph
Highly Nondegenerate Entangled Photon Source for Fiber-Based Quantum Key Distribution
本研究提出一种高非退相干纠缠光子源，通过交叉晶体配置实现680nm和1550nm波长的光子对生成，为光纤量子密钥分发和长距离量子网络提供高效解决方案。
2025-12-12 quant-ph
Autonomous Distribution of Programmable Multiqubit Entanglement in a Dual-Rail Quantum Network
本研究提出一种双轨波导QED装置下的全自主可扩展方案，利用非简并参量放大器的关联光子驱动量子比特生成可调多体纠缠稳态，制备时间至多随系统规模线性增长，为大型量子网络分发即用型纠缠态提供新路径。
2024-01-26 quant-ph
Josephson Traveling Wave Parametric Amplifiers with Plasma oscillation phase-matching
提出将放大器中心线的Josephson结作为相位匹配谐振元件，利用Josephson等离子体振荡产生波矢失配并防止泵浦能量转换，实现15 dB增益和3.5 GHz带宽，性能与最先进TWPAs相当。
2025-08-11 cond-mat.supr-con quant-ph
DC-powered broadband quantum-limited microwave amplifier
Institut Quantique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所）
研究提出一种直流供电的宽带量子限制微波放大器，通过阻抗工程设计的非弹性库珀对隧道放大器（ICTA）实现高保真单次读取，显著降低硬件复杂度。
2026-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous-Variable Quantum Cloning of Coherent states with Phase-Conjugate Input Modes Using Linear Optics
提出了一种利用线性光学实现相位共轭输入模相干态连续变量量子克隆的方案。量子克隆机从相干态的$N$副本和相位共轭的$N$副本产生$M$相同的最佳克隆。由于该方案的光学实现仅采用简单的线性光学元件和零差检测，因此可以利用目前可获得的设置来直接实现。与Cerf和Iblisdir [Phys.Rev.Lett.] 87，247903（2001）]，利用非简并光学参量放大器，我们的方案失去了相位共轭克隆的输出，被认为是不可逆的量子克隆。
2006-12-19 quant-ph
Capacities of Quantum Amplifier Channels
量子放大器通道是几个物理过程的核心。他们不仅模拟了自发参量下转换的光学过程，而且对应于放大器通道的变换也描述了超导电路中的动态卡西米尔效应、昂鲁效应和霍金辐射的物理学。在这里，我们研究量子放大器信道的通信能力。利用最近建立的单模相位不敏感高斯信道的最小输出熵定理，我们确定了三种不同情况下的量子限制放大器信道的容量。首先，我们建立了量子限制放大器通道的能力，最一般的通信任务之一，其特征在于经典通信，量子通信和纠缠产生或消耗之间的权衡。其次，我们建立了量子限制放大器信道的能力，用于公共经典通信，私人经典通信和密钥生成之间的权衡。第三，我们确定的容量区域的量子限制放大器信道引起的广播信道，我们还表明，一个完全量子的策略优于经典的相干检测策略。在所有三种情况下，我们发现，容量显着优于一个天真的分时策略实现的通信速率。
2017-01-25 cs.IT math.IT quant-ph
Modeling and Harmonic Balance Analysis of Parametric Amplifiers for Qubit Read-out
本文针对量子比特读出应用，展示了如何在商用仿真器中建模基于约瑟夫森结的非线性电感，并利用谐波平衡方法可靠预测行波参量放大器的增益和泵浦谐波转换性能，通过两种架构的实验对比验证了方法的可靠性。
2024-07-22 cond-mat.supr-con eess.SP nlin.PS
Bright Integrated Photon-Pair Source for Practical Passive Decoy-State Quantum Key Distribution
我们报道了一种明亮的非简并I型参量下转换源，它非常适合于被动诱饵态量子密钥分发。我们显示了在广泛的泵浦功率范围内的光子数分辨分析，我们证明了预示着高阶$n$光子状态高达$n=4$。推断的光子点击统计表现出良好的协议的理论预测。从我们的测量结果，我们得出结论，我们的源满足要求，以避免光子数分裂攻击。
2014-01-28 quant-ph
Ion-photon entanglement and quantum frequency conversion with trapped Ba$^+$ ions
囚禁离子是量子节点的优秀候选者，因为它们具有网络节点的许多理想特征，包括长寿命，现场处理能力和产生光子飞行量子比特。然而，与其中数据可以在光纤中传输并且通信范围容易地用放大器扩展的经典网络不同，量子系统通常发射在光纤中具有有限传播范围的光子，并且由于量子态的性质，光子不能被无噪声地放大。在这里，我们首先描述了一种方法来提取飞行量子比特从一个Ba $^+$囚禁离子通过搁置到一个长寿命的，低的D-态与目前的强，弱激发方法相比，具有更高的纠缠概率。我们显示了$\approx$ 89%的离子光子纠缠的投影保真度。我们比较了几种产生离子-光子纠缠的方法，并展示了保真度和纠缠概率如何随光子收集光学器件的数值孔径而变化。然后，我们概述了量子频率转换的Ba $^+$离子发射的光子的远程网络和780 nm的电信范围内，潜在的纠缠与铷基量子存储器的方法。我们的方法对于扩展量子网络的范围和开发不同类型量子存储器的混合量子网络具有重要意义。
2017-01-10 quant-ph
A Traveling-Wave Parametric Amplifier and Converter
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado（科罗拉多大学）
本文提出一种集成化行波参数放大器，实现宽带前向放大和后向隔离，减少超导量子计算机扩展时的读出硬件开销。
2026-03-13 astro-ph.IM physics.ins-det quant-ph
Thermomechanical two-mode squeezing in an ultrahigh $Q$ membrane resonator
我们实现了一个非简并的参量放大器在一个双$Q$机械薄膜谐振器和演示双模热机械噪声压缩。我们的测量准确地描述了一个双模式模型，该模型将这种非线性的机械相互作用归因于基质介导的过程，该过程通过各个模式的品质因数显著增强。在与量子限制光学检测和冷却兼容的机械平台中实现强多模非线性使得这成为用于非线性方法的强大系统，所述非线性方法用于量子精密测量、光学场与声子场之间的转换以及声子自由度的量子操纵。
2014-10-27 physics.atom-ph quant-ph
Bell State Preparation using Pulsed Non-Degenerate Two-Photon Entanglement
报道了一个新颖的贝尔态制备实验。利用飞秒脉冲泵浦的\emph{nondegenerate}共线自发参量下转换制备了高纯度的Bell态。飞秒泵浦脉冲的使用{ \em does not}导致我们方案中量子干涉可见度的降低，其中不使用振幅的后选择和其他传统机制，例如使用薄的非线性晶体或窄带光谱滤波器。该方案的另一个显著特点是泵浦、信号和空闲波长都是可区分的，这对于量子通信非常有用。
2000-10-11 quant-ph
Generation of nonclassical states of light via truncation of mixed states
产生非经典光态，特别是非高斯态的一种可能方法是通过在Fock基中截断给定的态。在最近的工作中，我们提出了一个替代方案，这样的量子剪刀[物理修订版A 104，033715（2021）]，采用非简并参量放大器，分束器和光电探测器。这种设置的一个优点是，它不需要事先生成Fock状态，如在以前的建议。在这里，我们将这种处理扩展到混合输入状态。我们展示了产生具有最大Fock数N或具有最小Fock数N的状态的截断状态的可能性。我们讨论了两个具体的例子的状态被截断：i）热态，和ii）相位扩散相干态。在这两种情况下，我们表明，所产生的状态可以有显着的亚泊松统计以及非高斯字符。这种非经典性质的程度，以及成功的概率，可以通过调整参量放大器的强度和分束器的透射率来改变。
2022-07-31 physics.optics quant-ph
Does Excess Quantum Noise Exist in Spontaneous Processes?
研究了非正交偏振本征模腔中多余量子噪声在第二类简并参量下转换中的作用。由于只涉及两种模式，我们能够推导出一个解析表达式的双光子产生率测量腔外的模式非正交性的程度的函数。与最近的说法相反，我们的结论是，没有证据表明，过量的量子噪声的参量放大器工作到目前为止低于阈值，自发过程占主导地位。
2002-06-07 quant-ph
Parametric effects in circuit quantum electrodynamics
本文综述了约瑟夫森结超导电路中量子参量现象的研究进展。我们讨论了参数驱动可调谐腔中的物理过程，并概述了其描述的理论基础。详细讨论了简并和非简并参量共振的放大和频率转换，包括量子噪声压缩和光子纠缠。这一领域的实验进展对成功研制用于超导量子信息技术的量子限幅参量放大器起了决定性作用。我们还讨论了非线性下转换过程和实验的自持参数和次谐波振荡。
2019-08-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Enhancement of microwave squeezing via parametric down-conversion in a superconducting quantum circuit
提出了一种实验上可实现的超导量子线路，它由两个共面波导谐振器（CWRs）组成，通过参量下转换（PDC）来增强微波压缩。在我们的方案中，两个CWRs通过嵌入其中一个CWRs中的超导量子干涉器件进行非线性耦合。这相当于用一个连续波谐振器代替磁通驱动约瑟夫森参量放大器（JPA）中的传输线，从而可以用一个量子化的微波场来驱动JPA。由于这种设计，PDC系数可以大大增加到约几十兆赫，满足强耦合条件。利用Heisenberg-Langevin方法，我们数值计算了在我们的方案中微波压缩的增强。与JPA相比，我们提出的系统在临界点附近变得稳定，并且可以产生更强的瞬态压缩。此外，强耦合PDC可用于设计光子封锁。
2021-04-20 physics.app-ph quant-ph
Quantum statistics and dynamics of nonlinear couplers with nonlinear exchange
本文推导了由两个非线性波导组成的非线性光耦合器的量子统计和动力学性质，这两个波导是由二次谐波产生的，它们通过倏逝波线性耦合，通过非简并光参量相互作用非线性耦合。在讨论压缩现象、归一化二阶关联函数和准概率分布函数的基础上，着重讨论了非经典光的产生和传输。考虑了光束的初始相干态、数态和热态。特别是，结果进行了讨论，在依赖于相对于线性耦合的非线性耦合的强度。我们证明了如果Fock态$|1>$进入第一波导，真空态$|0>$进入第二波导，耦合器可以作为压缩真空态的产生器，这取决于耦合器参数.此外，如果热场最初进入波导，耦合器起类似于微波约瑟夫森结参量放大器的作用，以产生压缩热光。
2011-07-29 quant-ph
Pulsed-pump phosphorus-doped fiber Raman amplifier around 1260 nm for applications in quantum non-linear optics
我们描述了一个中心波长为1260 nm的纳秒和亚纳秒脉冲的光纤拉曼放大器。放大发生在一个4.5米长的保偏掺磷光纤，泵浦在1080 nm的3 ns长的脉冲，重复频率为200 kHz和高达1.75千瓦的峰值功率。输入种子脉冲是次mW的峰值功率和0.25 ns的最小持续时间，雕刻了一个连续波激光与次MHz的线宽。我们获得了峰值功率高达1.4 kW的线性偏振输出脉冲，对应于峰值功率转换效率超过80%。小信号增益可达90 dB，饱和功率下3 dB的信噪比大于20 dB。没有观察到显着的时间和光谱展宽的输出脉冲高达400 W的峰值功率，并扩大在更高的功率可以减少种子脉冲的相位调制。从而获得峰值功率高达1 kW的近变换极限脉冲。最后，我们演示了可控频率啁啾脉冲，可变宽度脉冲和双脉冲的产生。因此，该放大器适用于窄原子共振的相干控制，特别适用于铷原子到里德伯态的快速相干激发。这些能力为量子非线性光学中的几个重要应用开辟了道路。
2020-07-17 physics.optics quant-ph
Traveling-Wave Parametric Amplifier with Passive Reverse Isolation
本文提出一种多级行波参量放大器（mTWPA），通过模式转换级与无反射高通滤波器实现无源反向隔离，在保持近量子极限噪声性能的同时有效抑制反向噪声，为紧凑量子读出系统提供可扩展方案。
2025-05-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Generating a Schrödinger-cat-like state via a coherent superposition of photonic operations
我们提出了一个光学方案，以产生一个叠加的相干态的增强尺寸采用干涉设置在单光子水平目前在实验室中可用。我们的方案采用了非简并光学参量放大器与两个分束器，使单光子在输出的检测有条件地实现所需的叠加的二阶光子操作。我们分析我们提出的方案，考虑现实的开-关光电探测器的非理想效率预示着成功的条件事件。一个高品质的性能，我们的计划是证明鉴于各种标准，如量子保真度，平均输出能量，量子干涉的措施。
2012-06-17 physics.optics quant-ph
