Critical Sensing with Autonomous Devices: The Self-Oscillation Threshold of a Frequency-Locked NV-Centre Magnetometer
Universidad Politécnica de Cartagena（卡塔赫纳理工大学）
研究自主设备临界传感中锁频NV中心磁力计的自振荡阈值，通过提高软件环路增益使反馈映射经历分岔，推导阈值条件，进行可识别性分析并报告测量结果，揭示了该阈值与相关物理参数及波动的关系。
2026-07-27 quant-ph
Climbing the Fock ladder: Advancing multiphoton state generation
一种用于增强产生更高光子数状态的方案被实现，使用利用用于迭代状态产生的参数下转换源的光时分复用设置。我们对已经产生的光子使用量子反馈机制来诱导连续非线性过程的自播种，使我们能够相干地将光子添加到在反馈回路中传播的光中。这种加法可以在任意选择的往返次数下进行，从而导致多光子态的连续积累。我们的系统只受环路损耗的限制。通过与传播模式兼容并保持传播模式形状的精心设计的波导源，使环形设计成为可能。我们比较了我们的协议与常见的光子数状态的直接预示的准确性和成功概率。这种比较表明，对于相同的保真度，我们基于反馈的设置显着提高了成功概率，对于量子技术的有效利用至关重要。此外，我们还分析了所产生态的量子特性，证明了我们的装置在产生更高光子数态方面的灵活性。
2021-05-08 quant-ph
Replacing measurement feedback with coherent feedback for quantum state preparation
测量反馈是一个通用的和强大的工具，虽然它的性能是有限的几个实际的缺陷导致的经典组件。本文证明，对于一些典型的态制备量子反馈控制问题（量子位或量子数的稳定化、自旋压缩和Fock态的产生），经典反馈操作可以用一个完全量子的反馈操作代替，使得态自主地耗散到目标或接近目标的态中.所提出的量子操作的主要共同特征，这是所谓的相干反馈，是它是由一系列的色散和耗散耦合的启发相应的测量反馈方案。
2018-07-09 quant-ph
Quantum feedback by discrete quantum non-demolition measurements: towards on-demand generation of photon-number states
我们提出了一种量子反馈方案，用于制备和保护高Q微波腔中光的光子数态。腔场的量子非破坏测量提供了光子数分布的信息。通过向腔中注入经调整以增加目标光子数的概率的相干脉冲来闭合反馈回路。通过量子蒙特卡罗模拟对闭环状态镇定的有效性和可靠性进行了评估。我们表明，在现实的实验条件下，Fock状态有效地产生和保护退相干。
2009-05-01 quant-ph
Three-level Dicke quantum battery
本文提出三能级Dicke量子电池，研究其在Fock态、相干态和压缩态下的充电过程，发现相干态性能最优，减弱纠缠可提升可提取功，且当N=10时能量完全可提取。
2023-08-02 quant-ph
Deep Reinforcement Learning for Quantum State Preparation with Weak Nonlinear Measurements
近年来，量子控制越来越受到关注，例如用于状态初始化和稳定等任务。基于反馈的策略特别强大，但也很难找到，因为搜索空间呈指数级增长。深度强化学习在这方面有很大的希望。它可能会提供新的答案困难的问题，如非线性测量是否可以补偿线性，约束控制。在这里，我们证明了强化学习可以成功地发现这样的反馈策略，而无需先验知识。我们说明了这一点的状态准备在一个腔中的光子数的量子非破坏检测，与一个简单的线性驱动器作为控制。Fock态可以在非常高的保真度下产生和稳定。甚至有可能达到叠加态，只要不同Fock态的测量速率也可以控制。
2022-06-28 quant-ph
Conditional quantum state engineering in repeated 2-photon down conversion
在条件测量下研究了三模相互作用在各自参数近似下实现的U（1，1）和U（2）变换，导出了相应的非幺正变换算子。作为应用，讨论了利用光反馈环制备单模量子态的方法，重点讨论了Fock态的制备。对于该示例，还考虑了非完美检测和反馈的影响。
2000-07-17 quant-ph
Preparation of cavity Fock state superpositions by reinforcement learning exploiting measurement back-action
本文提出基于测量的反馈方法，利用强化学习（TQC和PPO）仅靠测量后作用制备腔Fock态叠加态，实现超98%保真度并自然探测光子跃迁，其中TQC表现更优。
2023-05-18 quant-ph
Fock-space quantum particle approach for the two-mode boson model describing BEC trapped in a double-well potential
当玻色子只占据少数模态时，我们发展了大量玻色子的Fock空间多体量子方法。该方法基于与量子势中正质量或负质量的单个粒子的动力学的类比，其中玻色子的倒数起着普朗克常量的作用。作为该方法的应用，我们考虑了双阱中的玻色-爱因斯坦凝聚体。正质量粒子的基态对应于低能平均场不动点，负质量粒子的基态对应于激发不动点。在吸引BEC高于对称性破缺阈值的情况下，基态是猫态，我们将这一事实与正质量量子粒子的量子势的双阱形状联系起来。当非线性参数略高于临界值时，猫态的局域Fock态之间的隧穿能劈裂极小，且随原子数呈指数下降.在排斥情况下，BEC的宏观量子自陷与负质量量子粒子的势阱结构有关。我们还分析了运行阶段的宏观量子自陷态，并表明它是受量子崩溃和复苏。此外，运行相第一次崩溃之前的量子动力学显示量子相分布的色散呈指数增长，这可以解释宏观量子自陷实验中观察到的相涨落的增长。
2008-04-01 cond-mat.other nlin.CD quant-ph
On-demand generation of entanglement of atomic qubits via optical interferometry
在光干涉的框架内，研究了单原子量子比特通过公共光子通道按需产生纠缠的问题。如预期的那样，对于以相干激光束作为输入的马赫-曾德尔干涉仪，需要高精细度的光学腔来克服对自发发射的敏感性。然而，我们表明，与双福克输入，有用的纠缠可以在原则上创建没有腔增强。这两种方法都需要单光子分辨探测器，最好的结果将通过结合腔反馈和双福克输入。这种方法可以允许使用双光子输入和当前可用的反射镜和检测器技术的$.99$的保真度。此外，我们研究了基于NOON状态的干涉仪，并表明它们的性能类似于双福克状态，但不需要高精度的光电探测器。目前的干涉方法可以作为一个通用的，可扩展的电路元件的量子信息处理，从快速量子门，确定性隐形传态，纠缠交换$etc.$，可以实现与援助的单量子比特操作。
2008-03-24 quant-ph
Long-distance teleportation of atomic qubit via optical interferometry
在马赫-曾德尔光学干涉仪的框架下研究了单原子量子比特通过公共光子通道的远距离隐形传态问题。正如预期的那样，当相干态用作输入时，需要高精细度光学腔来克服对自发发射的敏感性。然而，我们发现，一个数压缩的光场在一个twin-Fock态，原则上可以创建有用的纠缠没有腔增强。这两种方法都需要单光子计数探测器，最好的结果是通过结合腔反馈与双福克输入。这种方法可以允许使用双光子输入和当前可用的反射镜和检测器技术的$.99$的保真度。此外，该方法可以方便地扩展到产生多点纠缠和纠缠交换，这两者都是量子网络中的必要条件。
2006-09-27 quant-ph
Towards quantum frequency combs: boosting the generation of highly nonclassical light states by cavity-enhanced parametric down-conversion at high repetition rates
我们证明了在高重复频率脉冲体制下，通过腔增强参量下转换产生光的多光子量子态。与锁模泵浦激光器的模式的光谱梳谐振的外部增强腔提供泵浦强度的相干建立，并且极大地增强了参量增益，而不牺牲其高重复率和梳结构。我们通过条件产生和层析分析双光子Fock态来探讨参量增益增强。除了在许多现有的实验装置中有效地产生高度非经典或纠缠多光子态的潜在影响外，该方案还为量子和梳状技术的结合开辟了新的令人兴奋的前景，以增强测量和先进的量子计算协议。
2008-08-28 quant-ph
Quantum Metrology via Repeated Quantum Nondemolition Measurements in "Photon Box"
在量子精密测量方案中，通常需要制备$N$纠缠粒子的$m$副本，例如纠缠光子态，然后在破坏性过程中检测它们以估计未知参数。在这里，我们提出了一种新的实验方案，通过使用重复的间接量子非破坏测量的设置称为“光子箱”来估计这个参数。这种基于相互作用的方案能够实现相位灵敏度缩放为具有$N$光子的Fock态的$1/N$。此外，我们只需要准备一个初始的$N$光子态，它可以重复用于$m$测量试验。实验结果表明，这种新的方案在比Fock态的阻尼时间更长的时间内保持了量子优势，并且比通常的奇异纠缠态方案具有更强的鲁棒性.为了克服真实参数估计中的$2π/N$周期性误差，我们可以通过添加实时反馈干涉布局来采用级联策略。
2015-04-12 quant-ph
Real-time quantum feedback prepares and stabilizes photon number states
反馈回路是大多数经典控制程序的核心。控制器将由传感器测量的信号与目标值进行比较。然后，它调整致动器，以稳定朝向其目标的信号。推广这种方案来稳定微系统的量子态依赖于量子反馈，这必须克服一个基本的困难：传感器的测量对系统具有随机反作用。最佳折衷采用提供具有最小扰动的部分信息的弱测量。控制器应该包括在计算致动器的酉操作中的这种扰动的影响，使增量扰动状态更接近目标。虽然这种情况的某些方面已经在实验上证明了量子或经典微系统变量的控制，但将量子系统永久稳定在目标状态周围的连续反馈回路操作尚未实现。我们已经实现了这样一个实时稳定的量子反馈方案。它在超导腔中按需制备微波场的光子数态（Fock态），随后逆转退相干引起的场量子跃迁的影响。传感器是一束穿过腔体的原子，它重复地对光子数进行弱量子非破坏测量。该控制器是在一个实时计算机中实现的命令注射，测量之间，调整小经典领域的腔。微波场是一个量子振荡器，可用作量子存储器或原子之间交换信息的量子总线。通过证明主动控制可以产生该振荡器的非经典态并对抗它们的退相干，该实验是实现复杂量子信息操作的重要一步。
2011-07-20 quant-ph
Steady-State Statistical Modeling of Digitally Stabilized Laser Frequency with Markov-State Feedback
Lightmatter Inc.（Lightmatter公司）
本文提出一种基于马尔可夫状态的离散时间框架，用于建模数字激光频率锁中的量化执行器演化，通过频率鉴别器响应、噪声统计和数字控制逻辑确定状态转移概率，提供稳态执行器和锁定激光频率分布的直接解法，适用于分析和优化集成光子系统中的数字稳定激光。
2026-04-08 physics.optics quant-ph
Generating nonclassical states of motion using spontaneous emission
物质的非经典运动态不仅从基本的角度来看是令人感兴趣的，而且因为它们作为各种量子处理任务（例如量子隐形传态、传感、通信和计算）中的资源的潜在技术应用。在这项工作中，我们探讨了一个谐波捕获，激发二能级发射耦合到一维（1D）光子系统的运动效应。当发射体衰变时，它经历动量反冲，使其运动与发射的光子脉冲纠缠在一起。在长时间限制下，发射体弛豫到它的电子基态，而它的约化运动态仍然与出射光子纠缠。我们发现光子系统中的长时间减少运动状态的发射器，虽然混合，是高度非经典的，在某些情况下接近一个纯运动的福克态。运动反冲工程可以比基于复杂测量和反馈的方法更简单地在实验上实现，以设计新颖的量子力学运动状态。
2018-04-05 quant-ph
