Squeezed Light Coexistence with Classical Communication over 10 km Optical Fiber
本研究首次实现10 km光纤中1550 nm单模压缩光与1310 nm经典通信的共存，通过实时光学外差锁相技术，测得0.5 dB压缩度与2.2度相位噪声，为量子与经典光信号同纤传输提供实验验证。
2023-05-04 quant-ph
Strongly squeezed states at 532 nm based on frequency up-conversion
量子精密测量利用非经典态来提高测量设备的精度。在这种背景下，强压缩真空态光已被证明是一种有用的资源。它们通常由自发参量下转换产生，但迄今为止还没有在更短的波长下产生，因为不存在合适的非线性材料。在这里，我们报告在532 nm处的强压缩真空态的产生与5.5 dB的噪声抑制通过频率上转换从电信波长1550 nm。上转换的状态中使用的模型马赫-曾德尔干涉仪，以说明它们在量子精密测量的使用。
2016-05-12 quant-ph
Negative Wigner function at telecommunication wavelength from homodyne detection
具有负值的维格纳函数的光的量子态代表量子通信和量子信息处理中的关键资源。在这里，我们提出了在1550 nm的电信波长的产生这样的状态。这种状态是通过从弱压缩真空态中减去光子而产生的，并通过单光子计数器的“点击”来预示。平衡零差探测被应用于重建维格纳函数，也产生状态的光子数分布。预告光子被上变频到532 nm，以允许使用室温（硅）雪崩光电二极管。维格纳函数在相空间的原点处读取W（0，0）=-0.063 +/- 0.004，这证明具有大于15个标准偏差的负性。
2017-03-08 quant-ph
Plug-&-play generation of non-Gaussian states of light at a telecom wavelength
这项工作标志着在连续变量制度的实用量子光学技术的重要进展，因为它显示了实验的可行性，其中非高斯状态生成完全依赖于即插即用组件从引导波动光学技术。这一策略在实验上得到了证实，实验中采用了基于从压缩真空中减去单光子的方法制备低振幅薛定谔猫态。实验的所有阶段都是基于现成的光纤组件。这导致了一个稳定，紧凑，易于重新配置的实现，完全兼容现有的光纤网络，更一般地说，与未来的实验室外的应用。
2022-05-31 quant-ph
Chip-based squeezing at a telecom wavelength
我们展示了一个压缩实验，利用集成光学和电信技术作为紧凑，稳定和实用的连续变量量子光学的关键特征的协会。在我们的装置中，压缩光通过单通自发参量下转换产生的锂酸盐光子电路和检测的零差检测器，其干涉部分直接集成在同一平台上。实验的其余部分使用基于导波技术的商业即插即用设备来实现。我们测量到，对于40 mW的CW泵浦功率，压缩水平为$-2.00\pm0.05$ \，dB，（反压缩$+2.80\pm0.05$ \，dB），从而证实了我们的方法的有效性，并开辟了通往小型化和易于处理的连续变量为基础的量子系统。
2019-06-13 quant-ph
Digital reconstruction of squeezed light for quantum information processing
提出一种无需复杂系统的压缩光异步检测方法，通过射频外差检测与数字酉变换成功重建压缩态，并在10公里光纤分发与连续变量量子密钥分发中验证其可行性，为分布式量子传感与长距离通信开辟新途径。
2024-11-12 quant-ph
Picosecond Pulsed Squeezing in Thin-Film Lithium Niobate Strip-Loaded Waveguides at Telecommunication Wavelengths
在一个具有集成度和稳定性的平台上实现高水平的脉冲压缩是连续变量量子信息处理的关键要求。通常，高度压缩的状态是用窄带光学腔和块状晶体实现的，限制了可扩展性。利用集成光学器件中的单通参量下转换，我们演示了皮秒脉冲在薄膜掺锂条形加载波导中的正交压缩。对于小于0.3 W的片上峰值功率，我们测量到高达-0.33 $\pm$ 0.07 dB的压缩，推断片上值为-1.7 $\pm$ 0.4 dB。这项工作突出了带加载波导平台的宽带压缩应用和光子量子技术的发展的潜力。
2022-04-12 quant-ph
Ultrabroadband direct detection of nonclassical photon statistics at telecom wavelength
宽带光源在大容量光通信、光学相干层析成像、光谱学和光谱仪校准等领域发挥着重要作用。虽然标准自发参量下转换产生的超宽带非经典态可以作为量子对应物，但其检测和量子表征一直是一项具有挑战性的任务。在这里，我们展示了在这样的超宽带（150 nm FWHM）压缩态在电信波长（1.5 μm）的多模结构的定量表征。利用超导过渡边传感器直接观测到了我们的高多模态的非经典光子分布。从观测到的光子关联函数中，我们发现几十种不同的压缩子共存于同一空间模式中。我们预计我们的结果和技术开辟了一个新的可能性，产生和表征非经典光源的大规模光量子网络在频域。
2013-08-08 quant-ph
Stable control of 10 dB two-mode squeezed vacuum states of light
连续变量纠缠是实现许多量子信息任务的基本资源。重要的协议，如零容量信道的超激活和有限大小的量子密码学，提供对大多数一般攻击的安全性，需要约10 dB的双模压缩。此外，稳定的相位控制机制是必要的，但难以实现，因为纠缠光束的光损耗总量需要很小。在这里，我们实验证明了双模压缩真空态的通信波长为1550 nm的控制方案。我们的状态表现出的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森协方差积为0.0309 \pm 0.0002，其中1是临界值，和段不可分离值为0.360 \pm 0.001，其中4是临界值。后者对应于10.45 \pm 0.01 dB，这反映了用于产生纠缠的两个压缩真空态的平均非经典噪声抑制。随着这项工作的结果，要求苛刻的量子信息协议将变得可行。
2013-05-15 quant-ph
Strong Einstein-Podolsky-Rosen entanglement from a single squeezed light source
爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）纠缠是一个比仅仅证明纠缠更苛刻的标准。从理论和实验上分析了压缩模与真空模在平衡分束器上混合产生的低资源二体连续变量纠缠，即所谓真空类纠缠的产生。我们发现，为了观察到EPR纠缠，总的光损耗必须小于33.3%。然而，任意的强EPR纠缠一般是可能的与这个计划。我们实现了连续波压缩光在1550 nm的非经典噪声降低高达9.9 dB，这是迄今为止在电信波长的最高值。使用两个相位控制的平衡零差检测器，我们观察到EPR协方差积为0.502 \pm 0.006 < 1，其中1是临界值。讨论了强高斯纠缠在短距离光纤网络中用于量子密钥分发的可行性。
2011-05-30 quant-ph
Quantum Dynamics of Kerr Optical Frequency Combs below and above Threshold: Spontaneous Four-Wave-Mixing, Entanglement and Squeezed States of Light
本文利用量子朗之万方程对克尔光学频率梳在阈值以下和阈值以上泵浦时的非经典行为进行了理论分析。在系统处于阈值以下的配置中，泵浦场是谐振器内的唯一振荡模式，并且触发自发四波混频现象，其中来自泵浦的两个光子在傅立叶域中对称地上转换和下转换。这种现象只能从完全量子的角度来理解和分析，作为中心（泵浦）模式的场与各种边模的真空波动之间耦合的结果。我们分析计算的自发发射噪声的功率谱，我们表明，这些频谱可以是单峰或双峰取决于系统的参数。我们还计算了每侧模的总自发噪声功率，并提出了一些特殊情况下的简化的解析表达式。在系统泵浦阈值以上的配置中，我们研究了量子相关和多模压缩态的光，可以发生在克尔频率梳源于受激四波混频的现象。我们发现，对于所有的静态时空图案，侧模是对称的，相对于频域中的泵浦模式显示量子相关性，可以导致压缩态的光。我们还明确地确定了导致光子纠缠的相位求积，并解析地计算了它们的量子噪声谱。最后，我们讨论了克尔梳的相关性的量子信息系统在光通信波长，低于和高于阈值。
2015-11-03 physics.optics quant-ph
Fiber-based narrowband bright squeezed light generation by double-pass parametric amplification
光的压缩态在量子增强精密测量和量子信息等领域中具有越来越重要的意义。为了获得这种重要的连续变量量子资源，光场压缩态的产生成为一个关键因素。本文介绍了一种基于通信光纤的紧凑型明亮压缩光（BSL）发生器。据我们所知，这是迄今为止首次在基于光纤的系统中报告BSL。为了获得BSL，采用了基于表面涂覆的锂酸盐波导的双程参量放大器。当参量放大器的1550nm种子激光被阻断时，获得了稳定的1.85dB压缩真空。当种子光注入功率为80 μW时，在1550 nm处获得了18 μW的BSL输出，压缩值为1.04 dB。由于光纤中良好的模式匹配和没有谐振腔，这种灵活紧凑的BSL发生器有可能在实验室外的量子技术中发挥作用。此外，BSL具有30 kHz的窄光谱宽度，这是从窄线宽单频种子激光器继承的。窄带BSL除了不受波长相关损耗的影响外，还有利于提高量子增强精密测量的信噪比。
2020-01-21 quant-ph
43-GHz bandwidth real-time amplitude measurement of 5-dB squeezed light using modularized optical parametric amplifier with 5G technology
连续可变光学量子信息处理（CVOQIP）是一种具有高时钟频率的实用量子计算机的候选方案，其中量子信息被编码在称为飞行量子比特的光的行波中。用于正交相位幅度测量的零差检测器一直是限制时钟频率的主要因素。在这里，我们开发了一种使用模块化光参量放大器（OPA）和宽带平衡光电二极管的实时幅度测量方法，该方法在商业上用于第五代移动通信系统（5G）的相干波分复用通信。OPA将量子级信号的一个正交相位分量放大到损耗容限的宏观水平，并且充当“魔棒”，其将OPA之后的损耗从92.4%抑制到仅0.4%。当该方法应用于中心波长为1545.32 nm的宽带压缩真空时，我们观察到从DC到43 GHz的5.2 $\pm$ 0.5 dB的压缩，没有任何损失校正。由模块化OPA安排的CVOQIP和5G技术的结合将导致从使用静止量子位的传统方法（其中信息在驻波系统中编码）到使用飞行量子位进行超快速实用量子计算的方法的范式转变。这意味着量子计算机研究将从开发只执行特定量子算法的机器阶段，转向开发在运行任何算法时都能胜过经典计算机的机器阶段。
2022-05-30 physics.optics quant-ph
Continuous-wave non-classical light with GHz squeezing bandwidth
压缩态可以用于基于纠缠的连续变量量子密钥分发，其中安全密钥速率与压缩的带宽成正比。我们产生了一个非经典的连续波激光场在电信波长为1550 nm，这表明压缩超过2 GHz的带宽。实验装置使用通过周期性极化的磷酸钛氧钾晶体（PPKTP）的参数下转换。我们没有对基本波长使用任何共振增强，这在原则上应该允许在几纳米的全相位匹配带宽上产生压缩光。我们测量的压缩是高达0.3 dB以下的真空噪声从50 MHz到2 GHz的零差检测器的测量带宽的限制。压缩强度可能受到非线性晶体内部热透镜效应的限制。
2012-04-27 physics.optics quant-ph
A pulsed source of continuous variable polarization entanglement
我们在通信波长的超短脉冲激光系统中，用连续变量实验证明了偏振纠缠。利用玻璃光纤的克尔非线性效应，我们产生了一个偏振压缩脉冲，其中S2是唯一的非零斯托克斯参数，因此S1和S3是共轭对。在50：50分束器上，利用偏振压缩光场与真空的干涉产生了偏振纠缠。这两束光在S1和S3中表现出很强的量子噪声相关性。S3的和噪声信号处于相应的散粒噪声水平，而S1的差噪声信号下降到低于该值2.9dB。
2003-02-11 quant-ph
Electro-optic entanglement source for microwave to telecom quantum state transfer
我们提出了一种高效的微波光子调制器作为稳定纠缠微波光场的来源，发展了多谐振电光系统中确定性纠缠产生和量子态转移的理论。该器件基于集成到3D微波腔中的单晶回音壁模式谐振器。具体的设计依赖于薄膜技术和传统加工的新组合，该组合针对微波、光学和机械领域的最低耗散率进行了优化。我们从有限元模拟中提取重要的器件特性，并预测连续可变纠缠产生率的顺序为兆比特/秒的光泵浦功率只有几十微瓦。在实际条件下，我们比较了相干态、压缩态和非高斯态在隐形传态和直接转换方案中的量子态传输效率。将电路量子电动力学的独特能力与光纤通信的弹性相结合，可以促进长距离固态量子比特网络，量子信号合成，量子密钥分发和量子增强检测的新方法，以及更节能的经典传感和调制。
2019-09-03 quant-ph
Single-Mode Parametric-Down-Conversion States with 50 Photons as a Source for Mesoscopic Quantum Optics
我们在一个单一的时空模式产生脉冲，双模压缩态，平均光子数高达20。我们直接测量两种模式之间的光子数相关性与过渡边缘传感器高达80光子每模式。这大致对应于6400的状态维度。我们实现了64%的检测效率在技术上至关重要的电信制度，并证明了我们的测量的高品质，预示着非经典分布高达50个光子每脉冲和计算关联函数高达40阶。
2016-05-04 physics.optics quant-ph
Limitations on the quantum non-Gaussian characteristic of Schrödinger kitten state generation
利用量子非高斯特征见证和Wigner函数，定量分析了输入态的实验缺陷、探测器特性及其相互作用对减光子压缩真空态的影响.薛定谔猫态的非经典性和量子非高斯特性的局限性被确定和解决。介绍并分析了光子数探测器对近红外（$\sim$ 860 nm）和通信波长（$\sim$ 1550 nm）奇薛定谔小猫态产生的不利影响。这个分析表明，在薛定谔小猫态产生实验中，双波长光子数探测器的高暗计数概率显著破坏了维格纳函数的负性。对于$\sim$ 1550 nm处的单光子减去压缩真空态，当考虑到诸如暗计数概率和低效率的缺陷时，基于APD的光子数分辨探测器与非光子数分辨探测器相比没有显著的优势。
2013-04-01 quant-ph
Unconditional entanglement interface for quantum networks
纠缠驱动着几乎所有提出的量子信息技术。通过将1550 nm双模压缩真空态的一部分上转换到532 nm，我们证明了在宽分离频率之间产生强连续变量纠缠。在1550和532 nm场的联合正交测量中观察到非经典相关性，显示出低于真空5.5 dB的最大噪声抑制。我们的多功能技术结合了强非经典相关性，大带宽，并在原则上，纠缠的电信波长1550 nm的任何光波长的能力。
2016-05-12 quant-ph
Wavelength conversion for single-photon polarization qubits through continuous variable quantum teleportation
量子互联网通过光子通道连接远程量子处理器，这些处理器需要在长距离上交互和交换量子信号。然而，这些量子节点通常由量子系统组成，其发射的光子不适合长距离传输。因此，将量子波长转换技术应用于通信是基于光纤的长距离量子网络的关键。本文提出了一种基于连续变量量子隐形传态的单光子偏振量子比特波长转换器件，该器件可以在近红外（780/795 nm，适合与原子量子节点相互作用）和电信波长（1300-1500 nm，适合长距离传输）之间高效地转换量子比特。隐形传态使用纠缠光子源（即，非简并双模压缩态），其可以通过铷原子蒸气室中的四波混频产生，具有原子跃迁的金刚石配置。纠缠场可以以锁定相对相位的两个正交偏振发射，使它们特别适合与单光子偏振量子比特接口。我们的工作为实现长距离量子网络铺平了道路。
2021-05-11 quant-ph
A bright, pulsed two-mode squeezer
报道了在周期性极化$\mathrm{KTiOPO_4}$（PP-KTP）波导中实现基于II型参量下转换（PDC）的明亮超快双模压缩器。它产生了一个脉冲双模压缩真空态：一个光子数纠缠对真正的单模脉冲，或者，在连续变量量子光学方面，一个脉冲，单模爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）状态在电信制度。我们通过测量源的$g^{(2)}$关联函数证明了源的单模特性，并证明了平均光子数高达2.5个/脉冲，相当于11 dB的双模压缩。
2010-10-15 quant-ph
Photon number discrimination without a photon counter and its application to reconstructing non-Gaussian states
条件光子计数测量的非线性可用于“去高斯化"光的高斯态。在这里，我们提出并实验证明了光子数分辨率的技术，仅使用零差检测。然后，我们应用这种技术来通知有条件的测量，明确重建非高斯的一个和两个光子减去压缩真空态的统计。虽然我们的光子数测量依赖于系综平均值，不能用于制备非高斯态的光，其高效率，光子数分辨能力，并与电信频带的兼容性，使其适合于依赖于平均值的结果的量子信息任务。
2011-12-07 quant-ph
