Coherent-state discrimination via non-heralded probabilistic amplification
研究了一种低强度光相干信号的检测方案，该方案采用工作在非预告模式的概率放大器作为底层非线性操作，以提高检测效率。这种方法使我们能够通过跟踪放大阶段的所有可能结果（包括失败）来改进统计数据。当与优化的肯尼迪接收器相比，由此产生的歧视成功概率，我们得到了一个增益高达~1.85%，它接近Helstrom界明显快于Dolinar接收器，当采用自适应策略。我们还注意到，所获得的优点可以最终与以下事实相关联：在高增益限制中，概率放大器的非预示版本引起部分失相，其在低能量本征向量之间保留量子相干性，同时在其他地方将其去除。提出了一种基于光腔实现的方法。
2016-06-14 quant-ph
A complete characterisation of the heralded noiseless amplification of photons
光子的无噪声放大最近被证明是一种克服复杂量子通信任务中损失的方法。特别是，为了克服传输损耗，可以允许违反贝尔不等式的检测漏洞，设备无关的量子密钥分发（DI-QKD）。预言光子放大器的几种实现方式已经被提出，并实现了原理实验的第一个证明。在这里，我们提出了这种设备的第一个完整的特性，以测试其功能限制和DI-QKD的潜力。该装置在电信波长下进行测试，并显示出能够克服与通过单模电信光纤的$20\, \rm km$的传输相对应的损耗。我们展示了具有增益$>100$和预示概率$>83 % $的预示光子放大器，这是使用Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式的DI-QKD协议所要求的。光子放大器显然代表了在现实世界和典型网络距离上实现DI-QKD的关键技术。
2013-06-14 quant-ph
The heralded amplification for the single-photon entanglement of the time-bin qubit
我们提出了一种有效的放大方案来保护时间仓量子比特的单光子纠缠态。该方案只需要一对单光子纠缠态和一些辅助单光子。在$t<\frac{1}{2}$的作用下，利用50：50分束器、带$t$传输的可变分束器和偏振分束器，可以提高单光子纠缠态的保真度。此外，可以完美地包含编码的时间仓信息。我们的协议是相当简单和经济。更重要的是，它可以在现有的实验条件下实现。基于上述特点，我们的协议可能是有用的，在当前和未来的量子信息处理。
2016-05-31 quant-ph
The heralded amplification for the single-photon multi-mode W state of the time-bin qubit
提出了一种有效的保护时间仓量子比特单光子多模W态的放大方案。该协议仅依赖于线性光学元件，例如$50:50$分束器、具有$t$传输的可变分束器和偏振分束器。在$t<\frac{1}{2}$条件下，只需要一对单光子多模W态和一些辅助单光子，就可以提高单光子多模W态的保真度.可以完美地包含编码的时间仓信息。我们的协议是相当简单和经济的，可以实现在现有的实验条件。基于这些特性，它可能在当前和未来的量子信息处理中发挥重要作用。
2016-06-01 quant-ph
Heralded generation of Bell states using atomic ensembles
我们提出了一个方案，利用集体增强的光子模式内的原子系综与适当的塞曼流形，以实现一个预示偏振纠缠贝尔态。纠缠是在时间上分离的两个光子之间，并且可以用作诸如量子中继器的应用的后选择确定性源，其中采用后续的纠缠交换测量。我们提出了一个详细的分析，该计划的实际限制。
2013-10-17 quant-ph
Heralded amplification of nonlocality via entanglement swapping for long-distance device-independent quantum key distribution
实现与设备无关的量子密钥分发（DIQKD）的主要困难在于其安全性依赖于Clauser-Horne-Shimony-Holt~（CHSH）不等式的无漏洞检测违反，即CHSH值$S>2$，而该值很容易被传输信道的丢失所破坏。最简单的方法之一是利用纠缠交换中继ESR。在这里，我们提出了一个改进的版本的预示非局域性放大器协议的基础上的ESR和实验测试，数值计算表明，我们的计划是更强大的传输损耗比以前开发的协议。在实验中，我们观察到，所获得的概率分布是在一个单独的测量精确地表征了实验参数的数值模拟所预期的非常一致。此外，我们实验估计的非局域性的预示状态后，传输的10 dB的损失之前检测。估计为$S=2.104>2$，这表明即使在各种实验缺陷下，我们的最终态也具有很强的非定域性。我们的结果澄清了ESR协议的一个重要基准，并铺平了道路，实现长距离的无漏洞CHSH违反以及DIQKD。
2019-05-07 quant-ph
Heralded Entanglement between Atomic Ensembles: Preparation, Decoherence, and Scaling
两个原子系综中的集体激发之间的纠缠被概率地产生、存储并转换为单光子场。利用纠缠度，定量描述了纠缠随激发几率的标度行为以及导致纠缠衰减的各种关联的时间动力学.推导出了集体原子态为0.9 \pm 0.3时的并发度的下界。还观察到纠缠度随存储时间的衰减，并与局域动力学有关。
2007-09-19 quant-ph
Hybrid Heralded Noiseless Amplification with Finite-Cutoff Quantum Scissors
University of Queensland（昆士兰大学）
该研究在两个单模压缩器间插入有限截止量子剪刀NLA，探究其混合放大器的增益提升机制，发现随截止值增加保真度提升，高截止时趋近理想NLA性能。
2026-09-07 quant-ph
Experimental noiseless linear amplification using weak measurements
量子通信方案的可行性依赖于长距离发送光的量子态。然而，传输损耗会降低信号强度，增加噪声。量子信号的预示无噪声放大可以通过实现更长的直接传输距离和实现纠缠蒸馏来提供解决方案。预示无噪声放大的中心思想--光学量子态的光子数概率分布的有条件修改--暗示了与弱测量的平行：在弱测量中，学习关于可观察的部分信息导致相称大小的有条件反作用。在这里，我们实验研究弱，或可变强度，测量的预示放大任务的应用，通过使用量子逻辑门弱耦合一个小的单模量子态（信号）的辅助光子（米）。通过选择测量仪光子的测量基础来进行弱测量，并且通过调节测量仪结果来放大信号。我们将放大器的增益作为测量强度的函数，并使用干涉方法来表明，该操作保持了信号的相干性。
2016-06-28 quant-ph
A heralded quantum amplifier of multi-photon states
针对量子网络的光子损耗问题，研究团队实验实现了高保真无后选择的多光子态预示放大器，可放大单模最多两光子态、增益超百倍且保相干，可扩展并应用于量子通信等领域。
2025-05-20 physics.optics quant-ph
Heralded single excitation of atomic ensemble via solid-state-based telecom photon detection
具有物质量子系统的光子量子通信网络具有广泛的应用前景，如长距离量子密码和单向量子计算。在原子系综中，通过探测与原子激发态相关的通信波长光子来制备预报单激发态是一个重要的步骤。这样的系统已被证明与量子频率转换（QFC）电信波长采用Rb原子云。然而，有限的波长选择阻止了下一步。在这里，我们第一次展示了HSE与基于固态的QFC和电信波长的检测器，这将有一个很大的优势，成熟的电信技术的效用。我们明确地表明，所展示的HSE表示一个非经典统计的自相关函数的直接测量。
2016-07-06 quant-ph
Heralded high-efficiency quantum repeater with atomic ensembles assisted by faithful single-photon transmission
量子中继器是长距离量子通信网络的重要组成部分。以前的基于原子系综和线性光学元件的量子中继器在纠缠产生和纠缠交换过程中只能以1/2的最大成功概率进行。同时，纠缠分发过程中的偏振噪声对所创建的纠缠信道也是有害的。在此，我们引入了一种在单侧光腔中囚禁的原子系综与偏振光子之间的通用接口，并利用该接口提出了一种高效的量子中继协议，该协议通过稳定的时空纠缠实现了稳健的纠缠分发，并且原则上可以通过腔量子电动力学的结果以一种预示性的方式在相邻原子系综之间产生确定性纠缠。同时，简化的奇偶校验门使纠缠交换的效率由线性光学的1/2提高到1。我们详细介绍了我们的协议与当前的实验参数的性能，并显示其鲁棒性的缺陷，即，失谐和耦合的变化，参与反射过程。这些良好的特性使其成为长距离量子通信中的有用构件。
2015-10-31 quant-ph
Noiseless attenuation using an optical parametric amplifier
预示无噪声放大的过程和预示无噪声衰减的逆过程在量子通信的背景下具有潜在的应用。虽然几种不同的物理实现的预示无噪声放大器，现在已经证明了预示无噪声衰减器的研究已在很大程度上局限于基于分束器的方法。在这里，我们表明，光参量放大器（OPA），结合适当的预示，也可以作为一个预示无噪声衰减器。光放大器作为衰减器的违反直觉的使用是唯一可能的，因为该设备的概率性质。
2017-10-09 quant-ph
Heralded W state preparation using laser-designed super-atoms
我们提出了一个利用里德伯阻塞效应制备最大纠缠W态原子系综的方案。我们的协议的成功是由一个离子的检测，从而作为成功的纠缠态制备的先驱表明。制备方案的保真度与系综中的原子数无关。因此，在偶极阱中，从背景气体中随机加载的一小群原子可以可靠地制备成最大纠缠态，而不管原子数的波动。
2015-05-12 quant-ph
Heralded single-photon source based on ensemble of Raman active molecules
在不同频率下具有高度相互关联的光可以用来产生预示的单光子源，这可以作为现有量子密码和量子隐形传态方案的基本元素。在具有高度相互关联的自然光系统中的一个重要例子是由分子系综上的自发拉曼散射产生的光。在本文中，我们研究了利用拉曼光产生一个预示单光子源的可能性。我们发现，当使用斯托克斯散射光的反斯托克斯散射光的后选择，后者可能会破坏单光子特性。我们分析了各种负面因素对这种预示的单光子源的特性的影响，包括斯托克斯和反斯托克斯光子之间的时间延迟，外部源的相关半径的有限性，以及背景辐射。我们表明，即使当非相关光子流超过散射拉曼光中的相关光子流一个数量级时，单光子源的高纯度也被保留。
2022-01-24 physics.optics quant-ph
Quantum enhancement of signal-to-noise ratio with a heralded linear amplifier
由于退相干的普遍性质，在传输期间保护量子信息对于任何量子网络都是至关重要的。因此，可以增强比其相关噪声更强的量子信号同时保持量子相干性的线性放大器非常有用。这种看似非物理的放大器属性对于一类不确定性工作的概率放大器是可以实现的。在这里，我们提出了一个线性放大方案，实现这一属性的相干态相结合的预示测量为基础的无噪声线性放大器和确定性的线性放大器。两个放大器的级联引入了灵活性，允许在高增益或高噪声降低的制度之间进行调谐，并控制这些性能对有限预示概率的权衡。我们证明了一个放大信号的传递系数$\mathcal{T}_s > 1$的输出状态没有统计失真。通过部分放宽对输出高斯性的要求，我们可以得到进一步的改进，以实现一个$\mathcal{T}_s = 2.55 \pm 0.08$。我们的放大方案仅依赖于线性光学和后选择算法。我们讨论了使用这种放大器作为一个积木在扩展量子通信的距离的潜力。
2018-06-28 physics.optics quant-ph
Heralded Interaction Control between Quantum Systems
子集的量子力学期望值可能与整个系综的期望值有很大不同。这意味着两个系统之间的相互作用的效果可以通过条件作用而大大改变。在这里，我们实验证明，对于两个光场$ψ_S$（信号）和$ψ_A$（辅助），只有弱相互作用，随后的测量辅助可以产生大量的条件放大，衰减，或相移的$ψ_S$。我们观察到有条件的信号功率变化的一个因素内的30，和相移高达$π/2$，引起的辅助测量基础的小变化。该方法一般适用于各种系统，并允许一个修改或提高一个给定的交互交易的成功概率的相互作用强度。
2019-10-10 quant-ph
Efficient quantum memory for heralded single photons generated by cavity-enhanced spontaneous parametric downconversion
我们将自发参量下转换（SPDC）晶体和冷原子系综连接起来，通过偏振编码的单光子量子比特实现了高效的量子存储。具体地说，窄带预示单光子从腔增强SPDC源存储使用冷原子系综，与~70%的存储和检索效率和~10 $μ$ s的存储时间在50%的效率。为了防止存储后的退化，我们还操纵单光子波的轮廓，使恢复的非经典性质的单光子被保存。另一方面，双轨存储用于存储偏振编码的量子比特，存储后飞行量子比特的校正保真度达到~ 97%。这些结果为大规模量子网络铺平了道路。
2020-11-30 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Nondemolition Measurement and Heralded Preparation of Fock States with Electromagnetically Induced Transparency in an Optical Cavity
本文提出了一种利用电磁感应透明动力学（EIT）实现量子非破坏（QND）测量和制备Fock态的方法。囚禁在光学腔中的原子系综在两个连续经典外场的作用下形成稳态EIT。当腔中注入一个弱相干场时，EIT系统由于腔注入光子与原子之间的色散耦合而脱离稳态，进入瞬态动力学。由于在瞬态动力学过程中，原子介质的含时线性极化率Im[X（t）]的虚部明显依赖于光子数n，因此测量探测场透射率的变化可以用于小光子数的QND测量，从而以一种预示的方式产生光子Fock态，特别是单光子态。
2012-03-29 quant-ph
Entanglement with Negative Wigner Function of Three Thousand Atoms Heralded by One Photon
多粒子的量子力学关联（纠缠）态在量子信息、量子计算和量子精密测量中具有重要意义。实验上已经实现了大原子系综的量子纠缠态，但这些纠缠态的自旋分布函数为高斯分布，且Wigner函数为非负。非高斯纠缠态已经在小的离子系综中产生，最近在大的原子系综中产生。在这里，我们通过与非常弱的激光脉冲的相互作用在一个大的原子系综中产生纠缠;值得注意的是，对单个光子的检测使数千个原子处于纠缠态。我们重建了一个负值的维格纳函数，非经典性的一个重要标志，并验证了纠缠深度（相互纠缠原子的最小数量）为2910（190）的3100个原子。这是第一次在包含几个粒子的系综中获得负维格纳函数或几乎所有原子的相互纠缠。虽然所获得的状态纯度略低于纠缠诱导量子增益的阈值，但进一步的技术改进应允许产生超过该阈值的状态，以及用于量子精密测量和信息处理的更复杂的薛定谔猫态。更一般地说，我们的结果证明了纠缠产生的预言方法的力量，并说明了单个光子中包含的信息如何彻底改变大型系统的量子态。
2015-08-12 physics.atom-ph quant-ph
Weak-Value Amplification of light deflection by a dark atomic ensemble
本文研究了在磁光操纵的原子系综中，由有效的薛定谔方程控制的光的相干传输，该原子系综具有四能级三脚架结构，用于电磁感应透明（EIT）.光束的小横向偏转，这是超敏感的EIT效应，可以大大放大通过弱测量与适当的预选和后选择的偏振态。其物理机制被解释为波包整形的效果，这导致在横向上的扩大的群速度。
2013-02-03 quant-ph
Entanglement-Seeded-Dual Optical Parametric Amplification: Applications to Quantum Communication, Imaging, and Metrology
光学参量放大器（OPA）的研究已经成功地描述和产生用于诸如量子精密测量和量子光刻等领域的非经典光[Agarwal等人，J. Opt. Soc. Am. B，24，2（2007）]。在本文中，我们提出了一种利用纠缠态输入的OPA方案的理论。该方案涉及两个相同的OPA，并将最大路径纠缠的N 00 N态作为种子（|2，0>+|0，2>）/sqrt{2}。受激放大导致输出态的几率幅依赖于每个模中的光子数，这与双模压缩真空有很大的不同。输出包含一族可直接应用于量子密钥分发的纠缠态。特定的输出状态允许预先创建N=4 N 00 N状态，其可以用于量子光刻，以写入亚瑞利条纹图案，以及用于量子干涉测量，以实现海森堡限制的相位测量灵敏度。
2008-04-10 quant-ph
Nonlinear interaction between two heralded single photons
利用足够强的非线性来允许两个单光子相互作用不仅是一个迷人的挑战，而且是量子信息科学中许多高级应用的核心。目前，所有已知的方法都是极具挑战性的，尽管有一些已经导致了衰减的经典激光的实验实现。这包括在原子系综和光纤中与弱经典光的交叉相位调制，将入射激光转换为非经典光子流或里德堡阻塞，以及在各种原子系统中具有衰减经典光的全光开关。在这里，我们报告的两个真正的单光子之间的非线性参数相互作用的观察。单光子最初通过预示来自两个独立的自发参量下转换源中的每一个的一个光子而产生。这两个预示的单光子随后在非线性波导中组合，在非线性波导中它们被转换成具有更高能量的单光子。我们的方法突出了量子非线性光学与集成器件的潜力，并且由于光子处于电信波长，它非常适合于量子通信中的应用。
2014-03-09 quant-ph
Optimal Settings For Amplification And Estimation Of Small Effects In Postselected Ensembles
为了描述选择前和选择后的量子系综，使用了一个称为算子弱值的复量。弱值是非常有争议的，因为它不受相应算子的可能特征值的限制。然而，反常弱值的获取被认为是当今量子干涉测量中的一项强有力的技术。在这里，它示出了量子系统上的后选择恢复测量装置中的完全隐藏的干涉效应。研究干涉图案显示放大和参数估计的最佳设置。这也证明了弱价值不是现实的要素。使用单光子，它是研究如何后选择光子可以赋予$π$相移（放大的峰值）的光子与它在非线性光学介质中的弱相互作用。纠缠度的增加是后选择在参数估计中的有效性的背后。特别是，安排后选择纯纠缠态可以优化的信噪比，允许实现高灵敏度的测量使用低输入功率。
2023-03-17 quant-ph
From quantum storage to amplification: the effect of unwanted couplings and an additional level in cavity-based ensemble quantum memories
Department of Physics & Astronomy, University of Calgary（卡尔加里大学物理与天文学系）
本文研究了腔基Λ型集体量子记忆的扩展模型，考虑了控制场和信号场的不希望耦合，推导了单光子存储效率、检索效率和保真度的表达式，并识别了三种动态 regime：稳定、阈值和不稳定。
2026-05-01 quant-ph
Generation and tomography of arbitrary qubit states in a transient collective atomic excitation
我们演示了在热原子蒸气中由瞬态集体自旋激发产生的Fock基量子比特$(a|0\rangle + b|1\rangle)$。集体自旋激发是由拉曼散射光子在一个四波混频过程播种的弱相干光激发预示。种子场的振幅和相位允许对量子位系数进行任意控制。光学读出的合奏的状态，然后使用平衡零差层析成像的特点。这项工作代表了集体原子自旋态量子工程的一步。
2014-03-14 quant-ph
Quantum Light Storage in Solid State Atomic Ensembles
在本章中，我们将描述在固态环境中原子系综中量子光（预示的单光子和纠缠光子）的存储和检索。我们将考虑嵌入电介质晶体中的稀土离子系综。我们将描述用于创建与窄原子跃迁光谱兼容的量子光的方法，以及基于偶极重新定相的可能协议，该协议可用于将量子光可逆地映射到集体原子激发上。我们将回顾最先进的实验状态，并更详细地描述钕和镨掺杂晶体中的量子光存储实验。
2015-02-01 quant-ph
Quantum repeaters based on individual electron spins and nuclear-spin-ensemble memories in quantum dots
受最近量子点核自旋控制和操纵的发展的启发，我们提出了一个量子中继器方案，该方案结合了单个量子点电子自旋和核自旋系综，分别作为自旋光子接口和量子存储器。我们考虑使用低应变量子点嵌入高协同光学微腔。量子点核自旋系综允许纠缠态的长期存储，并且使用腔辅助门来执行预示的纠缠交换。我们强调了实现我们的量子中继器方案所需的量子点技术的进展，该方案承诺在长距离上建立高保真纠缠，其分布速率超过光子的直接传输。
2021-10-26 quant-ph
Entanglement of individual photon and atomic ensembles
在这里，我们提出了一个实验上可行的方案，纠缠飞行量子比特（偏振模式的单个光子）和静止量子比特（长寿命的集体激发的原子系综）。这种纠缠集成了两个不同的物种，可以作为飞行和静止量子比特之间的量子信息相干转换的关键元素。利用线性光学可以方便地调节纠缠度。此外，本方案可以修改，以产生这种纠缠的方式事件准备与就业的一对纠缠光子。然后，成功的准备可以明确地预示着两个单光子探测器之间的重合。分析了它在单光子量子存储中的应用。所有这些制备和应用加工的物理要求是适度的，并且很好地适合本技术。
2003-10-27 quant-ph
On amplification of light in the continuous EPR state
考虑了两种放大连续变量EPR态双模压缩光的方案。它们是基于运动的积分，这允许保存量子相关性，而每个模式的功率可能会增加。其中一个方案涉及非线性透明介质中的三光子参量过程，第二个方案是光与原子系综的拉曼型相互作用。
2003-03-26 quant-ph
Theory of remote entanglement via quantum-limited phase-preserving amplification
我们表明，量子限制相位保持放大器可以作为一个其中的路径信息擦除器时，其次是外差检测。这种“带增益分束器”实现了对信号源的连续联合测量。作为一个应用，我们提出了两个量子比特分散耦合到单独的腔体之间的并发远程纠缠产生。不同的量子位腔对可以通过简单的腔驱动场的工程设计而变得不可区分，从而提供进一步的实验灵活性和可扩展性的前景。此外，我们找到了随机主方程的解析解，量子滤波器，从而对导致量子比特纠缠态的非线性测量过程有了透彻的物理理解。我们确定的纠缠态的并发，并分析其依赖于损失和测量效率。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
NV-ensemble enabled microwave/NV parametric amplifier with optimal driving
Akhiezer Institute for Theoretical Physics, NSC KIPT（阿赫伊泽尔理论物理研究所，NSC KIPT）；U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory（美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）；University of Massachusetts at Boston（波士顿马萨诸塞大学）；Education and Research Institute “School of Physics and Technology”, Karazin Kharkiv National University（克拉辛哈尔科夫国立大学“物理与技术学院”教育与研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Tulane University（杜兰大学）
研究通过优化驱动方式提升微波与NV集体的参量放大器性能，发现最优驱动为和频谐波之和，四阶谐波驱动使放大率提升22%。
2026-04-14 quant-ph
Long-lived telecom-heralded single-photon storage in an absorptive spin-rephased quantum memory
ICFO - Institut de Ciències Fotòniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究院）；ICREA – Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats（加泰罗尼亚高级研究学院）
本研究在掺 Pr³⁺:Y₂SiO₅ 量子存储器中，通过原子频率梳自旋波协议结合 XY4 自旋复相序列，实现了电信 herald 单光子的长寿命非经典存储，为可扩展长距离量子中继链路奠定了重要基础。
2026-09-03 quant-ph
Resonant nonstationary amplification of polychromatic laser pulses and conical emission in an optically dense ensemble of neon metastable atoms
对强、弱场-物质耦合条件下单光束和泵浦-探测光与共振吸收介质的相互作用进行了实验和数值研究。观察到显着的探测光束放大和锥形发射。在较弱的泵浦和较高的介质密度下，当满足场与共振物质的强耦合条件时，探测放大谱具有谱偶线的形式。较强的泵浦导致在跃迁频率处出现探测光放大的单峰。更大的探测强度导致不对称的透射光谱，在吸收线的蓝色翼处放大，在红色翼处衰减。在高、中密度下出现一条宽的扩增带。理论模型基于二能级系统的Maxwell-Bloch方程的解。不同类型的探测透射谱的获得归因于复杂的动力学的相干介质响应的宽带多色辐射的多模染料激光器。
2003-10-02 physics.optics quant-ph
Deterministic single photons via conditional quantum evolution
提出了一种确定性的单光子源，并证明了一个基于测量的反馈协议的应用程序的一个预示单光子源组成的冷铷原子的合奏。我们的源是固定的，并产生一个光电检测记录与亚泊松统计。
2006-05-11 quant-ph
Heralded enhancement in quantum state discrimination
The University of Arizona（亚利桑那大学）
本文探讨了部分测量是否能提升两个未知非正交纯态的鉴别性能，通过局部操作与经典通信实现单轮反馈，展示在特定后选集下可降低误差概率。
2026-04-10 quant-ph
Creation of 2000-atom Greenberger-Horne-Zeilinger states by entanglement amplification
提出了一种新的多原子系综纠缠产生方案--纠缠放大，它将非纠缠态转化为纠缠态，并将纠缠度较低的纠缠态放大为最大纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态.该方案从一个初始化在相干自旋态的多原子系综开始。通过移动一个Dicke态的能量，我们将系综的Hilbert空间分裂成两个孤立的子空间，将相干自旋态撕裂成两个分量，从而引入纠缠。然后，我们利用孤立子空间相干分离两个分量，进一步增强纠缠。在单频光照射下，利用单粒子Rabi驱动高精细度光腔中的原子，在实验上可获得2000个原子的GHZ态，保真度在80%以上，从而为量子精密测量提供了海森堡极限的系综资源。
2020-03-24 physics.atom-ph quant-ph
Heralded ultrafast generation of macroscopic quantum states in matter with bright squeezed vacuum light
University of Tokyo（东京大学）
本文提出通过明亮压缩真空光与单次正交测量相结合，在弱耦合条件下利用正交预示制备物质的宏观量子叠加态，并展示了从Dicke态到猫态的生成过程。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spin amplification in realistic systems
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；NTT, Inc.（日本电信电话株式会社）；Chuo University（中央大学）
该研究用最优控制技术设计经典驱动脉冲，在快一个数量级的 regime 中实现自旋放大，可用于超导持续电流人造原子和里德伯原子系统，能应对显著退相干与非均匀性。
2026-08-28 quant-ph
Fock-state view of weak-value measurements and implementation with photons and atomic ensembles
弱测量与后选择相结合可以产生显著的放大效应（与大的“弱值”相关）。我们表明，这种效果可以理解，通过查看指针的初始状态作为一个虚构的谐振子的基态，帮助我们澄清从弱值制度的过渡到传统的暗端口干涉。然后，我们描述了如何实现完全量子弱值测量相结合的光子和原子系综。
2010-10-18 quant-ph
Twin stimulated amplification of light and matter waves in an atom-photon pair laser
我们考虑了位于高Q光学谐振腔中的远失谐光晶格中的超冷原子。外加一个与腔模红失谐量为一个振动量子的驱动激光，诱导了腔增强边带冷却。对于一个足够冷的原子系综，我们预测了一个振荡阈值的光学拉曼边带激光与相干物质波放大并发。在该振荡阈值以上，最低带中的光子和原子主要通过受激发射成对产生，同时强烈抑制竞争自发过程。与非简并参量振荡器非常相似，我们发现了亚泊松光子统计和几乎完美的非经典原子-光子数关联。通过隧穿或非相干散射将原子注入到更高的振动带中，然后导致连续、同时产生具有非经典原子-场关联的相干原子束和激光。
2007-12-18 quant-ph
Ensemble Engineering to Overcome Destructive Cancellation in Quantum Measurements
Purdue University（普渡大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；National Center for Computational Sciences, Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室国家计算科学中心）
针对NISQ设备中均匀集成导致的相消干涉问题，提出通过量子集成工程将采样分布编码到量子态中，利用两种电路实现结构对齐，在IBM量子处理器上实验验证了工程集成能揭示被均匀平均抑制的算符分辨贡献。
2026-10-20 quant-ph
Cooperative Spin Amplification
本文提出利用反馈回路中协同129Xe核自旋实现信号放大，将磁场预增强超三个数量级，实现4.0 fT/Hz^{1/2}超高磁灵敏度，超越光子散粒噪声和自旋投影噪声，可用于暗物质搜寻等应用。
2023-09-20 quant-ph
Preparing the spin-singlet state of a spinor gas in an optical cavity
提出了一种在高精细度光腔中制备整数自旋原子系综自旋单态的方法。使用腔辅助拉曼跃迁产生一个有效的Tavis-Cummings模型，我们表明，一个高保真的自旋单态可以产生概率，虽然效率低，预示着由\emph{absence}的光子逃离腔。在不同的限制下，激光场和腔场的类似配置可以用于设计模拟旋量碰撞动力学的模型。借用旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中使用的技术，我们证明了系统汉密尔顿的绝热变换（通过与时间相关的有效二次塞曼位移）可以用于产生低保真度的自旋单态。然后，通过遵循这种方法与上述的先驱技术，我们表明，它是可能的，以高保真度和良好的效率为一个大的系综制备单重态。
2019-01-15 quant-ph
Collective Quantum Dot Inversion and Amplification of Photon and Phonon Waves
从理论上研究了微腔中强驱动二能级发射体量子点（QD）小样品中稳态粒子数反转的可能性及其对光和声波的放大作用。我们发现，光子和声子的反转和吸收谱主要取决于内禀真空和声子环境之间的相互作用。光子和声子的吸收曲线分别显示出明显的新颖特征，如增益而不是透明性和吸收反转为增益。此外，我们报告集体诱导的反转和显着的增益在光子，声子吸收光谱的波长大小的量子点合奏大幅增强。
2013-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Counterintuitive temporal shape of single photons
我们利用级联衰变的方法，从冷原子系综中非简并四波混频的光子对源中制备了预示单光子。它们的统计数据显示出强的反聚束效应，g（2）（0）< 0.03，表明了近单光子的特征。在光学零差实验中，我们直接测量这些光子的时间包络，并根据预告方案找到指数衰减或上升的轮廓。上升的包络将有助于单光子与单原子和分子等微观系统之间的有效相互作用。与此同时，他们的观察说明了在定义物理系统的初始条件方面，对预示过程的现实解释的崩溃。
2014-02-24 quant-ph
Proposal of ensemble qubits with two-atom decay
本文提出利用双原子衰变提供非谐性来实现系综量子比特，无需里德伯阻塞和强原子相互作用，且兼容腔保护机制抑制退相干，为量子信息处理提供新平台。
2024-06-07 quant-ph
Weak values could reveal the hidden effects of quantum interactions
由于后选择成功的概率降低，弱值放大似乎无法用于参数估计。在这里，我们从理论上表明，由于弱相互作用只存在于适当的后选择的子系综，但在总的系综本身被取消。从这个角度来看，后选择诱导的弱值可能是测量弱相互作用的可行方法之一，因为标准测量不起作用。此外，我们采用囚禁离子系统来模拟弱测量，并在没有常用的弱相互作用近似下计算了相关结果。
2015-01-22 quant-ph
Narrow band amplification of light carrying orbital angular momentum
本文报道了在冷铯原子系综中通过诱导窄拉曼增益对携带轨道角动量的涡旋光束进行放大的实验。在1 MHz量级的谱宽下，观察到弱涡旋信号光场的单通喇曼增益为20%，远小于自然谱宽，说明放大过程保持了涡旋光束的相位结构。在与铯原子超精细跃迁$6S_{1/2}(F=3)\leftrightarrow 6P_{3/2}(F^{\prime}=2)$有关的简并二能级系统中观察到了这种增益。我们的实验观察解释了一个简单的理论模型的基础上的三能级$Λ$系统相干相互作用的弱拉盖尔-高斯场和强耦合场，包括一个非相干泵浦率之间的两个简并基态。
2016-05-05 physics.optics quant-ph
Phase-locked amplification enhanced by spin squeezing
Institute of Applied Physics and Materials Engineering, University of Macau（澳门大学应用物理与材料工程研究所）
本研究通过自旋压缩和相锁机制相结合，提升磁场所检测的相位灵敏度和有效检测范围。
2025-12-05 physics.atom-ph quant-ph
In-situ amplification of spin echoes within a kinetic inductance parametric amplifier
针对Josephson结基器件不耐磁场导致脉冲ESR系统复杂的问题，提出将自旋系综耦合到耐磁场超导薄膜弱非线性谐振器，实现原位自旋信号放大与高灵敏度测量，可在常规ESR磁场条件下应用。
2022-12-06 quant-ph
Hybrid non-degenerate parametric amplifier for a microwave cavity mode and an NV ensemble
Akhiezer Institute for Theoretical Physics, NSC KIPT（阿基谢尔理论物理研究所，NSC KIPT）；Advanced Photonics and Electronics Division, U.S. Army DEVCOM Army Research Laboratory（先进光子学与电子学部门，美国陆军DEVCOM陆军研究实验室）；Department of Physics, University of Massachusetts at Boston（马萨诸塞大学波士顿分校物理系）；Education and Research Institute “School of Physics and Technology”, Karazin Kharkiv National University（卡尔齐诺夫哈尔科夫国立大学教育与研究所“物理与技术学院”）；Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电气与计算机工程系）；Department of Physics and Engineering Physics, Tulane University（杜兰大学物理与工程物理系）
该研究提出了一种混合非退化参数放大器，通过调制自旋集合频率实现微波谐振腔模式与NV集合的信号放大和压缩，展示了在不同温度下的性能表现。
2026-01-06 quant-ph
Generating collective spin cat states via photon-number measurements near the Dicke critical point
University of Tokyo（东京大学）
本文提出利用强光-物质纠缠和超辐射相变相关的反压缩生成集体自旋猫态，并通过光子数测量验证其生成，临界区域增强了猫态大小和光子数概率，揭示了热力学极限分析与广义光子减法的关联。
2026-05-15 quant-ph
Signal amplification in a solid-state quantum sensor via asymmetric time-reversal of many-body dynamics
本研究在高密度NV中心固态室温量子传感器中，通过量子化轴动力学调控与Floquet工程构建时间反演双轴扭曲相互作用，实现多体信号放大，发现最优放大对应反向演化时间为正向两倍的规律，揭示其时间反演镜像对称机制，推动实用纠缠增强量子传感发展。
2025-03-18 cond-mat.dis-nn quant-ph
