Laser-written integrated platform for quantum storage of heralded single photons
光与物质之间高效、长寿命的界面对于量子信息技术的发展至关重要。用于量子存储设备的集成光子学解决方案由于光限制而提供改进的性能，并实现更复杂和可扩展的设计。我们展示了一种基于激光写入波导的新型量子光存储平台。采用新的写入制度，使我们能够实现波导与以前的演示相比，改善限制能力。本文报道了在激光写入波导中实现单光子存储的首次实验。虽然我们实现的存储效率与在大规模样品中观察到的存储效率相当，但由于光-物质相互作用增强了近一个数量级，因此存储器准备所涉及的功率大大降低了100倍。此外，我们证明了激发态存储时间比以前实现的单光子集成量子存储器长100倍。我们的系统有望有效地满足高效和可扩展的集成量子存储设备的要求。
2019-03-18 quant-ph
Loss resilience of driven-dissipative remote entanglement in chiral waveguide quantum electrodynamics
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Department of Physics, University of Chicago（芝加哥大学物理系）
研究远程量子比特在手性波导中驱动耗散纠缠的稳定性，通过耦合存储量子比特提高纠缠度，并展示减少驱动量子比特纠缠可增强对波导损耗的鲁棒性。
2024-03-29 quant-ph
Phase-tunable remote nonreciprocal charging in waveguide QED
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）；The Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Research Institute（香港理工大学深圳研究院）；Research Institute for Quantum Technology, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学量子技术研究所）
该研究提出了一种可调相的波导-量子电子学架构，用于实现远程量子电池充电，通过工程化的波导介导干涉实现方向性和可控性的能量转移，同时抑制反向通道并保留正向通道，从而实现级联式的单向充电。
2026-05-21 quant-ph
Generation of NOON states in waveguide arrays
我们提出了一种方法来产生NOON态的三个光子注入阵列的三个波导中的光子。条件测量将波函数投影到给定（期望）状态。在传递中，我们展示了如何阵列的三个波导，有效地再现了三个领域的相互作用，可以减少到两个领域的相互作用。
2019-08-21 quant-ph
Many-body enhancement of energy storage in a waveguide-QED quantum battery
Scuola Normale Superiore（高等师范学校）；QuSoft；Korteweg–de Vries Institute for Mathematics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学科特维格-德弗里斯数学研究所）；JEIP, UAR 3573 CNRS, Collège de France, PSL Research University（法国国家科学研究中心第3573联合研究实验室，法兰西公学院，巴黎文理研究大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa and INFN（比萨大学物理系及意大利国家核物理研究所）
该研究通过波导-量子电动力学系统探索多体效应在量子电池能量存储中的应用，发现集体效应可有效延长存储时间并增强能量保护性能。
2025-07-23 cond-mat.dis-nn quant-ph
Conditional preparation of single photons for scalable quantum-optical networking
实现线性光量子计算的一个基本前提是能够在可扩展网络中实现高可见度干涉的单光子波包源。这些条件可以满足微结构波导结合超短经典定时脉冲。通过利用一种新的II型相位匹配配置，我们展示了一种波导单光子源，其条件探测效率超过51%（对应于85%的制备效率），探测率高达8.5x10^5符合/[s.mW]。
2003-12-13 quant-ph
Storage and retrieval of nonclassical photon pairs and conditional single photons generated by parametric down-conversion process
存储和检索的参数下转换（PDC）光子的电磁感应透明（EIT）证明。对宽带PDC光的THz级进行了极频滤波，使光的频率带宽降低到MHz级。存储和检索程序进行频率滤波的PDC光子。由于滤波带宽[半高全宽（FWHM）= 9MHz]在EIT窗口（FWHM = 12.6MHz）内，因此成功地存储和检索PDC光的通量。利用光子计数方法证明了恢复光的非经典性，并引入了仅对经典光场满足的经典不等式。由于PDC光子可以有条件地用于产生单光子态，因此也对有条件的单光子执行存储和检索过程。用于检验单光子态性质的反相关参数值小于1，表明所提取的光处于非经典区域。
2009-02-03 quant-ph
Transport and Quantum Walk of Nonclassical Light in Coupled Waveguides
本文研究了非经典光在耦合波导阵列中的传输和量子行走，这种耦合波导阵列具有很低的退相干等特性，因此非常适合于量子信息的存储。我们展示了压缩如何从一个波导转向另一个波导。我们进一步展示了输入非经典光如何在不同波导之间产生纠缠。我们的结果涉及由于阵列结构的第一次量子化和由于场的量子性质的第二次量子化，也可以用来讨论量子制度中的塔尔博特效应。
2008-07-19 quant-ph
Quantum Storage of Frequency-Multiplexed Heralded Single Photons
我们报道了集成激光写入稀土掺杂波导中的频率复用单光子的量子存储。单光子包含15个离散的频率模式，间隔为261 MHz，跨度为4 GHz。它是从通过腔增强自发下转换产生的非简并光子对获得的，其中预告光子在电信波长处，预告光子在606 nm处。利用原子频率梳（AFC）方案，通过在晶体的非均匀加宽内创建多个梳，将频率多模光子存储在掺杂镨的波导中。由于AFC方案的固有时间多模态性，每个频谱仓包括9个时间模式，使得存储的模式的总数约为130。我们证明了这种存储保留了单光子的非经典特性及其归一化的频谱。
2019-02-18 quant-ph
A millisecond integrated quantum memory for photonic qubits
本文在151Eu3+:Y2SiO5晶体中利用激光写入波导和片上电波导动力学解耦，实现了1.021 ms的光子量子比特存储及12.0(0.5)%效率，证明集成量子存储器优于光纤延迟线。
2025-04-10 quant-ph
Limits of single-photon storage in a single $Λ$-type atom
本研究理论探究单个Λ型原子中单光子存储的效率与速度权衡极限，明确速度受激发态衰减率限制、常规波导效率上限50%，提出手性波导或Sagnac干涉法可实现完美存储，并揭示光量子统计的影响。
2023-06-13 physics.atom-ph quant-ph
Coulomb entangler and entanglement testing network for waveguide qubits
我们提出了一个小的网络测试的两个弹道电子波导量子比特的纠缠。网络根据纠缠的存在或不存在产生不同的输出。网络的结构允许通过测量单个量子比特的输出来确定成功的纠缠操作。我们还提出了一个简单的动态库仑相互作用的模型，并使用它来描述一些特性的量子比特的纠缠在弹道电子波导的建议计划。
2005-09-06 quant-ph
Entangled photon-pair generation in periodically-poled thin-film lithium niobate waveguides
我们报告的时间频率纠缠光子对和预示着单光子在电信波长的测量，产生使用一个双极化，锂的绝缘体（LNOI）波导泵浦光二极管激光器。我们在高对亮度下实现了高的符合与偶然比（CAR）、低的条件自关联函数值[ $g^{(2)}$（0）]和高的双光子能量-时间Franson干涉可见性，这证明了纠缠光子对和预示的单光子的高质量。
2019-10-08 quant-ph
Feedback-Enhanced Driven-Dissipative Quantum Batteries in Waveguide-QED Systems
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；City University of Hong Kong（香港城市大学）；The Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Research Institute（香港理工大学深圳研究院）；Research Institute for Quantum Technology, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学量子技术研究所）
本文提出在原子-波导QED系统中利用测量与相干反馈控制实现驱动-耗散量子电池，显著提升存储能量和ergotropy，并调控出边界时间晶体相等多种动力学相。
2025-11-10 quant-ph
Quantum memory and gates using a Lambda-type quantum emitter coupled to a chiral waveguide
通过将$Λ$型量子发射器耦合到手征波导中，光子的偏振被锁定在其传播方向上，我们提出了一种用于量子网络的可控光子-发射器界面。我们表明，这种手征系统使SWAP门和混合纠缠门之间的发射器和一个飞行的单光子。它还允许确定性的存储和检索单光子状态具有高性能和效率。简而言之，这种手性耦合的发射体-光子界面可以成为大规模量子网络的关键构建块。
2018-06-12 quant-ph
Passive photonic CZ gate with two-level emitters in chiral multi-mode waveguide QED
本文提出利用二能级发射体阵列与手性多模波导的耦合，在极化激元本征态间诱导非线性π相移，从而实现高保真度的确定性无源光子条件门，并指出其可在拓扑光子平台等系统中实现。
2024-07-08 quant-ph
Engineering giant transmon molecules as mediators of conditional two-photon gates
Institute of Fundamental Physics IFF-CSIC（基础物理研究所）
本文提出利用非本地耦合的transmon分子阵列来设计被动光子受控门，通过方向依赖的耦合和非线性效应实现条件弹性相移，从而实现CZ门，并分析了实验参数对门保真度的影响。
2025-07-07 quant-ph
Coherent Optical Memory Baesd on A Laser-written On-chip Waveguide
量子存储器是构建大规模量子网络的核心器件。对于可扩展和方便的实际应用，集成光存储器，特别是片上光存储器，是至关重要的要求，因为它们可以很容易地与其他片上器件集成。在这里，我们报告的相干光存储器的基础上的IV型波导上制作的表面上的稀土离子掺杂晶体（即$\mathrm{Eu^{3+}}$：$\mathrm{Y_2SiO_5}$）。表面波导内的$\mathrm{Eu^{3+}}$离子的光学跃迁（$\mathrm{{^7}F{_0}\rightarrow{^5}D{_0}}$）的性质与体晶体的光学跃迁的性质相比被很好地保持。在IV型波导中实现了自旋波原子频率梳存储。该装置的可靠性通过回收脉冲和参考脉冲之间的${97\pm 1\%}$的高干涉可见度得到证实。开发的片上光存储器为集成量子节点铺平了道路。
2020-12-04 quant-ph
Broadband waveguide quantum memory for entangled photons
光的量子态在物质内外的可逆转移构成了量子通信未来应用的重要基石：它允许同步量子信息，并使人们能够建立量子中继器和量子网络。在过去的几年里，世界范围内已经投入了大量的努力来开发适合于存储量子态的存储器。这一任务的核心重要性是保持纠缠，这是一种量子力学现象，其违反直觉的性质自量子物理学早期以来一直占据着哲学家，物理学家和计算机科学家。在这里，我们报告，为第一次，光子-光子纠缠到光子和集体原子激发之间的纠缠在固态设备的可逆转移。为此，我们采用了掺铥的钛酸锂波导结合光子回波量子存储器协议，并增加光谱接受从目前的最大值100 MHz到5 GHz。我们的存储设备的纠缠保持性质进行评估，通过比较的纠缠量包含在检测到的光子对之前和之后的可逆转移，显示，在统计误差，一个完美的映射过程。我们的集成宽带量子存储器是对强大的集成锂酸盐器件系列的补充。它使量子通信高级应用中光与物质界面的频率匹配变得微不足道，并在寻求释放量子通信的全部潜力时建立了几个关键属性。
2010-09-06 quant-ph
Stabilization of dark states in emitter arrays coupled to a half-waveguide
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of South Florida（南佛罗里达大学）
该研究针对耦合半波导的发射体阵列，通过对各发射体施加最优频移稳定暗态，可在超导量子比特平台实现，为量子信息存储等开辟新途径。
2026-09-04 quant-ph
On-demand storage of photonic qubits at telecom wavelengths
电信波长的量子存储器对于基于现有光纤网络构建大规模量子网络至关重要。电信光子量子比特的按需存储是这种网络应用的基本要求，但尚未得到证明。在这里，我们展示了电信光子量子比特的存储和按需检索使用的激光写入波导制作在$^{167}$ Er $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体。波导存储器的两端直接与光纤阵列连接，光纤到光纤的效率为51%。用单光子相干脉冲编码的时间仓量子比特可以获得98.3（1）%的存储保真度，这远远超过了经典的测量和准备策略所能达到的最大保真度。该器件具有高可靠性、易扩展性，可直接集成到光纤网络中，在基于光纤的量子网络中发挥重要作用。
2022-11-16 physics.optics quant-ph
Tunable ultrahigh reflection with broadband via collective atom-atom interaction in waveguide-QED system
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
本研究在一维波导-QED系统中利用集体原子相互作用构建光子带隙实现宽带完全反射，提出拓展超高反射窗口的策略，且窗口参数可通过外场动态调节，为相关量子光学器件提供新途径。
2024-12-12 quant-ph
Strongly interacting photons in hollow-core waveguides
填充冷原子的空芯光子晶体波导可以通过严格限制光在横向上的非色散传播来支持巨大的光学非线性。在这里，我们探讨电磁感应透明是这样的结构，考虑一对对反向传播的弱量子场在介质中的相干驱动原子的阶梯配置。强偶极-偶极相互作用之间的光激发，极化里德伯态的原子转化为一个大的色散相互作用之间的两个领域。这可以用于获得两个单光子脉冲的π的空间均匀条件相移，实现确定性光子相位门，或者通过相干探针实现信号脉冲中光子数的量子非破坏测量，从而实现单个或少量光子脉冲的预示源。
2010-12-16 quant-ph
Stable Long-Range Charging and Boundary-Mediated Thresholds in a Waveguide Quantum Battery
Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学）
本文研究波导量子电池的充电机制，发现通过失谐控制可在弱耦合下实现近统一充电效率，且受边界距离约束，为固态量子储能提供指导。
2026-10-14 quant-ph
Phase Locked Photon Echoes for Extended Storage Time
我们报告了一个量子光存储时间延长的近完美光子回波协议，通过一个辅助的自旋状态，相位锁定的方法作为一个有条件的停止器的重定相过程，从而延长存储时间所确定的自旋退相过程。近乎完美的检索效率归功于相位共轭方案，该方案在处理量子图像时提供了像差校正的重要好处。
2009-12-07 quant-ph
The scalable quantum computation based on quantum dot systems
提出了一种利用单模波导中的非全同量子点实现可扩展量子计算的方案。在该系统中，量子点同时与大失谐波导和经典光场相互作用。在这个过程中，波导模和量子点都没有被激发，而由任意两个量子点组成的子系统可以获得相位，这取决于这两个量子点的状态以及波导模与相应的外部光场之间的失谐。因此，它可以用于实现选择性量子相位门、图形态、$N$ -量子比特控制的相位$π$门和团簇态。
2011-01-20 quant-ph
Ultralong Photon Echo Storage Using Optical Locking
利用一对控制脉冲，在三脉冲光子回波中实现了超长光子存储，其恢复效率超过50%。控制脉冲通过将激发态原子转移到一个辅助态，然后再返回，有条件地冻结原子的退相过程。所观测到的光子回波衰减时间远大于自旋均匀衰减时间，这对于长距离量子通信是很有潜力的。
2009-12-18 quant-ph
Storage and analysis of light-matter entanglement in a fibre-integrated system
部署一个成熟的量子互联网带来了一个挑战，即为远程量子节点之间的纠缠分发找到足够的构建块。一个理想的系统将把光纤中的传播与光的量子存储器结合起来，利用现有的通信网络，同时具有扩展到网络规模所需的可扩展性。在这里，我们展示了一个光纤集成的量子存储器纠缠与光子在电信波长。该存储器件基于掺稀土固体中的光纤尾纤激光写入波导，并允许存储器的全光纤稳定寻址。使用基于光纤的干涉仪进行纠缠的分析。我们的研究结果在光物质纠缠的集成存储的存储时间和效率方面具有数量级的进步，并向使用集成器件的量子网络迈出了重要的一步。
2022-01-10 quant-ph
Hybrid Trapping of Cold Atoms with Surface Forces and Blue-Detuned Evanescent Light on a Nanophotonic Waveguide
Humboldt Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）
利用表面力和蓝移倏逝光在光子波导上实现冷原子的混合捕获，实现了长存储时间和高相干时间，为中性原子量子技术提供新机遇。
2025-09-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Light Storage in Light Cages: A Scalable Platform for Multiplexed Quantum Memories
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；Leibniz Institute of Photonic Technology（莱布尼茨光子技术研究所）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Otto Schott Institute of Material Research（奥托肖特材料研究所）
本研究提出了一种基于3D纳米印刷空芯波导的光笼量子记忆平台，实现了数百纳秒的光子存储，并展示了多路复用量子记忆的潜力。
2025-03-28 physics.optics quant-ph
Two-photon pulse scattering spectroscopy for arrays of two-level atoms, coupled to the waveguide
本文从理论上研究了双光子脉冲在空间分离的二能级原子阵列与波导耦合系统中的散射。得到了散射脉冲的一般解析表达式。分析了该阵列的各种单本征态和双本征态的贡献。我们还计算了入射光子存储在阵列中的时间与其周期和原子数的依赖关系。最大的存储时间对应于具有反布拉格周期的结构，反布拉格周期等于原子共振频率$λ/4$处的光波长的四分之一。
2023-02-27 physics.optics quant-ph
Solid state multi-ensemble quantum computer in waveguide circuit model
利用人造原子--超导共振器中的传输子，首次实现了固态量子计算机。在这里，我们提出了一种新的架构的灵活和可扩展的量子计算机的基础上耦合的波导电路的多个量子节点的受控原子系综。首次找到了多量子比特光子场量子存储效率达到100{%}时原子和电路的最佳参数，并从实验上证实了预言的理想存储。然后，我们揭示了量子存储节点和任意其他节点之间的量子比特可逆转移的自模式。我们找到了一种实现iSWAP门通过直接耦合的两个任意节点的处理速率成比例地加快在节点中的原子数。该电路可以同时实现大量的双量子比特门，实现并行量子处理。提出了实现$iSWAP$和$\sqrt {iSWAP} $量子门的动态相干消除过程和集体封锁机制。
2010-09-29 quant-ph
Multiplexed quantum state transfer in waveguides
Instituto de Física Fundamental, IFF-CSIC（基础物理研究所）；Departamento de Física, Universidad Carlos III de Madrid（马德里卡洛斯三世大学物理系）
本文提出利用波导实现多路复用量子态传输，通过时域正交光子和频率复用技术，提升量子信息存储与操作的保真度。
2024-05-16 quant-ph
Nonlinear photon transport in a semiconductor waveguide-cavity system containing a single quantum dot: Anharmonic cavity-QED regime
提出了一种半导体主方程方法，研究了含有单个量子点的半导体波导-腔系统中相干光子输运的输入/输出特性。我们使用这种方法来研究光子传播和非谐腔QED的各种点腔相互作用强度的影响，包括弱耦合，中间耦合，和强耦合制度。我们证明，平均光子数远小于0.1，通常采用的弱激发（单量子）近似打破，即使在弱耦合制度。作为非谐多光子相关性的一种度量，我们计算了Fano因子和与半经典近似相关的相关误差。我们还探讨了电子-声学-声子散射的作用，发现声子介导的散射对光的传播特性起着定性的重要作用。作为理论的应用，我们模拟了强耦合区声子浴温度为$20 $ K时的条件相位门。
2012-01-12 quant-ph
An Integrated Optical Memory based on Laser Written Waveguides
我们报告的第一个实现的集成光存储器的基础上的激光写入波导掺杂晶体。利用飞秒激光微加工技术在Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体中制备了光波导。我们表明，波导铭文不影响材料的相干性，并且波导中的光限制增加了与活性离子的相互作用的因子6。我们还表明，类似于散装晶体，我们可以操作的光泵浦协议，必要的准备人口在原子频率梳，我们用来证明光存储在激发态和自旋态的Praseoorbicion。我们的研究结果代表了第一次实现的Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体中的激光写入波导和第一次实现的集成按需自旋波光存储器。它们为集成量子存储器开辟了新的前景。
2016-05-31 physics.optics quant-ph
Storage of up-converted telecom photons in a doped crystal
我们报告了一个实验，演示了频率上转换的电信波长单光子级脉冲与$\mathrm{Pr}^{3+}$：$\mathrm{Y}_2\mathrm{Si}\mathrm{O}_5$晶体共振。我们利用极化磷酸钛氧钾非线性波导将$1570\,\mathrm{nm}$的电信光子转换为$606\,\mathrm{nm}$。对于持续时间高达560 $\,$ ns的单光子级脉冲，最大器件效率（包括所有光损耗）被推断为信噪比超过1的$η_{\mathrm{dev}}^{\mathrm{max}} = 22 \pm 1\,%$（内部效率$η_{\mathrm{int}} = 75\pm8\,%$）。然后使用原子频率梳方案将转换的光存储在晶体中，其中存储和检索效率超过$η_{\mathrm{AFC}} = 20\,%$，存储时间高达$5\,μ\mathrm{s}$。检索光的时间延迟，从嘈杂的转换过程，使我们能够测量信噪比超过100与电信单光子级输入。这些结果代表了与频率上转换接口的单光子级光存储的第一个演示。
2014-10-01 quant-ph
Photonic Reservoir Engineering via 2D $Λ$-Type Atomic Arrays in Waveguide QED
Hanoi University of Science and Technology（河内科技大学）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）
本文提出利用二维Λ型原子阵列与光子晶体波导耦合，实现结构化光子共振库的工程化，提升量子存储保真度和非线性光学效率。
2026-01-02 quant-ph
Superconducting circuit quantum computing with nanomechanical resonators as storage
我们分析了超导传输子电路的量子信息处理能力，该电路用于调解存储在声子晶体腔谐振器集合中的量子信息之间的相互作用。只有一个处理元件需要外部控制，这使得这种方法比传统的每个量子位单独控制的架构大大减少了硬件密集型。此外，当与通常考虑的使用共面波导或3d腔微波谐振器进行存储的替代方法相比时，纳米机械谐振器提供了非常长的寿命和小尺寸--这是对微波谐振器的两个相互冲突的要求。详细的门误差分析导致量子位谐振器耦合率的最佳值作为系统中的机械谐振器的数量的函数。对于一组给定的系统参数，一个特定的耦合量和谐振器的数量被发现优化量子体积，一个近似的测量系统的计算能力。我们看到这个体积在所提出的混合纳米机械架构中比在竞争的片上电磁方法中更高。
2018-08-24 quant-ph
Excitation transfer and many-body dark states in waveguide quantum electrodynamics
National Taiwan University（台湾大学）；Academia Sinica（中央研究院）；Hon Hai Research Institute（鸿海研究院）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）
本文通过构造对称化多激发暗态并推导解析表达式，揭示了波导QED系统中激发转移的物理界限，发现最优泵浦比例约为0.55，并验证了其在现实缺陷下的鲁棒性，为集成量子平台能量转移提供新见解。
2025-09-20 quant-ph
Generation of polarization entangled photons using type-II doubly periodically poled lithium niobate waveguides
在本文中，我们解决的问题，非简并的交叉偏振纠缠光子对的产生使用第二类周期性极化的锂离子电池。我们表明，通过适当的工程的准相位匹配光栅，它是可能的，同时满足两个自发参量下转换过程，即普通泵浦光子下转换到非寻常的信号和普通空闲配对光子，或普通信号和非寻常空闲配对光子的条件。与单一的II型相位匹配相比，这两个过程同时实现时，对于非简并的信号和闲频波长，可以直接产生交叉偏振纠缠态。这样的方案在需要偏振纠缠非简并成对光子的应用中应该是非常感兴趣的，例如，在适当波长处的纠缠光子之一用于局部操作或用于原子系综中的量子存储，而另一个在1550 nm的典型波长处用于通过光纤传播。
2009-12-29 quant-ph
Phase Locked Photon Echoes for Near-Perfect Retrieval Efficiency and Extended Storage Time
光在原子集体系综中的量子存储在量子信息处理中起着重要的作用。量子存储器由量子中继器和量子纠缠交换组成，是近年来研究的热点。传统的光子回波受到光学相位衰减过程限制的极低的检索效率和短的存储时间的限制。在这里，我们报告了一个存储时间延长的近完美的光子回波协议，通过一个辅助的自旋状态，相位锁定方法作为一个有条件的停止器的重定相过程中的存储时间延长的自旋移相过程中确定的。我们实验证明了拟议的相位锁定光子回波协议在Pr3+掺杂Y2SiO5在准相位共轭计划，其中相位共轭提供了重要的好处，处理量子图像时的像差校正。
2009-11-22 quant-ph
Quantum Storage of a Photonic Polarization Qubit in a Solid
我们报告的量子存储和检索的光子偏振量子比特到和出的固态存储设备。量子比特在单光子水平上用弱相干态实现，并使用原子频率梳方案在掺杂镨的晶体中存储500 ns，存储和检索效率为10%。我们用量子态层析技术表征了这种存储，发现当平均光子数μ =0.4时，所获得的量子比特的平均条件保真度超过95%。考虑到泊松统计和有限的存储效率，这明显高于经典基准，这证明我们的设备可以作为偏振量子比特的量子存储设备，即使用弱相干态进行测试。这些结果将固态量子存储器的存储能力扩展到偏振编码，偏振编码在量子信息科学中有着广泛的应用。
2012-01-20 quant-ph
Spectral multiplexing for scalable quantum photonics using an atomic frequency comb quantum memory and feed-forward control
量子光学和量子信息科学的未来多光子应用需要同时存储许多光子状态的量子存储器，每个光子状态被编码为不同的光学模式，并且使得能够在存储期间选择任何输入和特定检索模式之间的映射。在这里，我们以量子中继器为例，展示了如何使用具有固定存储时间的光谱复用状态和存储器，从而允许光谱模式之间的映射。此外，使用Ti：Tm：LiNbO3波导冷却到3开尔文，相位调制器和光谱滤波器，我们展示了存储，然后是所需的前馈控制的频率操纵与时间仓量子比特编码到多达26个多路复用的光谱模式和97%的保真度。
2014-07-18 quant-ph
Quantum network transfer and storage with compact localized states induced by local symmetries
我们提出的调制协议，旨在产生，存储和传输紧凑的局域态的量子网络。由参数调谐或局部反射对称性引起的，这样的状态消失在完整系统的选定区域之外，因此是理想的信息存储。它们的创建和传输在这里通过幅度相位翻转或通过站点间耦合的最佳时间控制来实现。我们将这个概念应用到一个装饰，局部对称的Lieb格，其中一个子格是二聚化的，也证明了它更复杂的设置。该方法允许一个灵活的存储和转移的状态沿独立的路径在晶格支持平坦的能量带。所提出的通用网络和协议可以用于各种物理设置，例如原子或分子自旋晶格、光子波导阵列和声学设置。
2018-11-07 cond-mat.other quant-ph
Slowing and stopping light using an optomechanical crystal array
实现光的全光信息处理所需的主要进展之一是以快速可调方式延迟或相干存储和检索光信息的能力。在经典域中，这种光缓冲被期望成为管理复杂光网络上的信息流的关键成分。这种系统对量子信息处理也有深远的影响，可以作为长期存储器存储光脉冲中包含的全部量子信息。在这里，我们提出了一种新的方法，光存储涉及光波导耦合到光机械晶体阵列，在波导中的光可以动态地和相干地转移到长寿命的机械振动的阵列。在现实条件下，该系统是能够实现大带宽和存储/延迟时间在一个紧凑的，片上平台。
2010-11-21 physics.optics quant-ph
Quantum storage with flat bands
Institute for Complex Systems, National Research Council (ISC-CNR)（复杂系统研究所，国家研究委员会）；College of Electronic Information and Physics, Central South University of Forestry and Technology（中南林业科技大学电子信息与物理学院）；Department of Physics, University of Warwick（华威大学物理系）；Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile（智利大学物理与数学科学学院物理学系）；Millennium Institute for Research in Optics - MIRO（光学研究千年研究所）
本研究提出利用平面带晶格实现紧凑量子存储的方法，通过引入特定的势能和辐射波诱导局域态杂化，验证了其在量子存储中的应用。
2025-08-03 physics.optics quant-ph
Telecom-band integrated multimode photonic quantum memory
针对大容量兼容光纤通信的量子网络需求，团队在激光直写Er³⁺:LiNbO₃波导芯片上实现电信波段光纤集成多模单光子量子存储，可存330个时间模式，符合率提升167倍，推动集成光子量子网络发展。
2023-06-14 quant-ph
Crossover from a delocalized to localized atomic excitation in an atom-waveguide interface
原子-波导系统是一种量子界面，可以实现光和原子之间的强耦合，可以支持严格限制的光导模。在这个独特的量子接口，我们从理论上研究了从一个离域到本地化的原子激发下的长程偶极-偶极相互作用和晶格无序的交叉。局域长度的激发分布和幂律标度的耗散冯诺依曼纠缠熵显示这种交叉的签名。我们进一步数值计算的基础非厄米哈密顿量，从无序强度的增加，间隙比减小和样本内方差增加之前达到各自的饱和值的水平统计。在深本地化制度的平均间隙比是接近的一个从泊松统计随着一个相对较大的样本内方差，而在非无序制度，一个显着的水平排斥出现。我们的结果为研究原子-波导界面的非遍历现象提供了新的思路，并有望应用于耗散条件下的光子存储。
2020-12-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall quant-ph
Control of Localized Multiple Excitation Dark States in Waveguide QED
耦合到一维库的二能级量子发射器的有限链中的次辐射激发态是用于优异的光子存储和受控光子操纵的资源。通常，存储多个激发的状态表现出费米子相关性，因此其特征在于反对称波函数，这使得它们很难在实验上制备。在这里，我们确定了一类准本地化的暗态与激发的量子位的一半，这似乎是导模波长的整数倍的晶格常数。它们允许在最先进的设置中进行高保真准备和微创读取。特别是，我们提出了一个实验性的实施方案，使用共面波导耦合到超导transmon量子位在芯片上。由于自由空间和固有损耗最小，即使对于少量量子位也可以实现几乎完美的暗态，从而实现高保真的快速制备和操作。
2022-10-18 physics.atom-ph quant-ph
A multiplexed light-matter interface for fibre-based quantum networks
利用光子通过光纤或自由空间链路处理和分发量子信息，对于构建未来的量子网络至关重要。这种网络所需的可扩展性可以通过采用被复用到时间和/或频率中的光子量子态以及能够以大的时间带宽积和多模容量存储和处理这种状态的光物质接口来实现。尽管在开发此类设备方面取得了重要进展，但使用非经典光来演示这些功能仍然具有挑战性。采用低温冷却掺铒光纤中的原子频率梳量子存储协议，我们报道了在通信波长（1.53 μm）处的预言单光子的量子存储，其时间带宽积接近800。此外，我们展示了频率多模存储以及基于记忆的光谱时间光子操纵。值得注意的是，我们的演示依赖于在电信波长下运行的完全集成的量子技术，即用于产生预示单光子的光纤尾纤非线性波导，用于光子存储和操纵的掺铒光纤，以及用于有效单光子检测的光纤接口超导纳米线设备。随着存储效率的提高，我们的光物质接口可能成为未来量子网络的有用工具。
2015-11-26 quant-ph
Efficient integrated quantum memory for light
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出基于稀土离子掺杂晶体与阻抗匹配微腔集成的两种新型量子存储架构，实现了弱相干脉冲80.3%和单光子69.8%的创纪录存储效率，并具备20个时间模式存储能力及光谱可调性，为可扩展量子网络和芯片级光子处理器提供了硬件基础。
2025-11-08 quant-ph
Tunable quantum router with giant atoms, implementing quantum gates, teleportation, non-reciprocity, and circulators
本文研究双轨波导中嵌入巨原子的构型，通过调制波导诱导相位和原子间相互作用相位实现光子定向路由与非互易散射，提出量子存储、CNOT门等量子应用，为量子网络发展提供新方案。
2024-11-28 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
Quantum light-matter interactions in structured waveguides
本文用 TB 与 SSH 链建模结构化波导，揭示有限带宽和拓扑导致的耦合差异，并提出基于拓扑相的单光子量子开关。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
