Multiphoton Quantum Interference at Ultracompact Inverse-Designed Multiport Beam Splitter
本研究利用尺寸仅8.0×4.5微米的拓扑优化三端口分束器，成功实现了多光子量子干涉，证实了拓扑优化器件在微型化量子技术中的巨大潜力。
2025-03-31 quant-ph
Linear multiport photonic interferometers: loss analysis of temporally-encoded architectures
随着模式数量的增加，在具有高可控性的集成光子平台上实现空间编码通用线性多端口干涉仪变得越来越困难。在这项工作中，我们考虑的架构中，时间编码模式注入到一个链的可重构分束器和延迟环，并提供了一个详细的损失分析，这种和其他类似的架构。这种分析也产生了一个简单的和明确的描述所需的控制序列实现任意的时间编码的变换。我们考虑这些架构的可能的物理实现，并比较它们的性能。我们的结论是，在集成的锂离子电池平台上实现一系列可重构分束器和延迟环路，在不久的将来可以胜过类似的架构。
2018-12-17 quant-ph
Quantifying n-photon indistinguishability with a cyclic integrated interferometer
我们报告了一种通用的方法来衡量真正的不可分割的n-光子-一个关键的参数，决定了光学量子计算的准确性。我们的方法依赖于一个低深度的循环多端口干涉仪与N = 2n模式，导致量子干涉条纹的可见性是一个真正的n-光子不可逆性的直接测量。我们用飞秒激光微加工和量子点单光子源的四个光子制作了一个8模集成干涉仪，实验证明了这种技术。我们测量的四光子不可逆性高达0.81 $\pm$ 0.03。当我们有意地改变光子成对不可逆性时，该值会减小。低深度和低损耗的多端口干涉仪设计提供了一个有效的和可扩展的路径，以评估真正的不可分割的资源状态的光子数增加。
2022-01-31 physics.optics quant-ph
High-dimensional two-photon interference effects in spatial modes
双光子干涉是一种基本的量子光学效应，在量子信息科学中有着广泛的应用。本文研究了单光路中多个横模空间双光子干涉，除了用二维空间模分束器模拟Hong-Ou-Mandel干涉外，还将该方案推广到不同的三维和四维空间模多端口中观察并合和反并合现象。空间模式内的操作，沿着一个单一的光束路径，提高了对干涉稳定性的要求，并开辟了新的途径，实现复杂的量子信息任务的线性光网络。
2021-03-08 physics.optics quant-ph
Cascaded Metasurface Interferometer for Multipath Interference with Classical and Quantum Light
Paderborn University（帕德博恩大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Johannes Kepler University（约翰内斯·开普勒大学）；Julius-Maximilians-University of Würzburg（维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学）；Vorarlberg University of Applied Sciences（福拉尔贝格应用科学大学）；Sapienza Università di Roma（罗马大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文设计了基于超材料的多端口光束分束器，并通过级联结构实现多模干涉，展示了在经典和量子光中的可控分裂比和光子关联性。
2026-03-26 physics.optics quant-ph
Experimental scheme for qubit and qutrit symmetric informationally complete positive operator-valued measurements using multiport devices
从一般的量子测量中可靠而有效地确定量子系统的状态对于各种量子信息处理任务至关重要。为此目的的一类重要的测量是对称信息完全正算子值测量（SIC-POVM）。SIC-POVM的优点是为量子态提供了一个无偏的估计器，具有完全断层扫描所需的最少数量的结果。根据Naimark膨胀定理，任何POVM总是可以通过系统和辅助系统之间的适当耦合以及通过对联合系统进行投影测量来实现。在实践中，找到适当的耦合是相当重要的。在这里，我们提出了一个实验设计，直接实现SIC-POVM使用多端口设备和路径编码的量子比特和量子，其效用最近已被证明由世界各地的几个实验组。此外，我们描述了如何在实践中实现这些多端口与集成的光子系统嵌套的线性光学元件组成。
2012-12-14 quant-ph
Families of bosonic suppression laws beyond the permutation symmetry principle
本研究针对玻色子多光子干涉的抑制定律，利用Fock态干涉递推关系，发现了超越置换对称性原理的大量抑制定律族，拓展了量子干涉相关理论认知。
2023-06-25 quant-ph
Heralding Higher-Dimensional Bell and Greenberger-Horne-Zeilinger States Using Multiport Splitters
提出基于多光子干涉的资源高效方案，预报qubit GHZ态、高维贝尔态和高维三方GHZ态，适用于任意自由度且成功率高。
2024-08-16 quant-ph
Multiphoton interference in a single-spatial-mode quantum walk
本文在含最多24个超快时间箱的高稳定低损耗多端口干涉仪中实现单空间模式量子行走，并测量多种光态输入下的一至三光子干涉。
2024-09-17 physics.optics quant-ph
A new concept for design of photonic integrated circuits with the ultimate density and low loss
我们挑战目前的想法和方法的光子集成电路（PIC）的设计应用在通信，量子信息和传感。标准PIC基于定向耦合器，提供广泛的功能，但不能完全应对主要的技术挑战：传输通道的大规模并行化、低能量耗散和小尺寸。我们提出了一个新的概念，设计的PIC与最终的缩小规模的能力，没有几何损失和高保真吞吐量。这是通过利用简单有效的代数方法来工程波导耦合的光子通过波导阵列的周期性连续时间量子行走来实现的。我们通过重新考虑信息和传感系统的基本构建模块的设计来展示新概念的潜力：互连，多端口耦合器，纠缠发生器和干涉仪。在电介质和半导体制造平台上进行的广泛可行性检查证实了这一潜力。
2021-08-02 physics.optics quant-ph
Scalable Liquid-Crystal Integrated Silicon Nitride Photonic Circuits for Reconfigurable Quantum Interference
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Korea University（高丽大学）；Seoul National University of Science and Technology（首尔科学技术大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出了一种基于液晶的相位调制器，实现了高可见度的量子干涉，展示了硅氮化物平台在量子光子电路中的可扩展性和能效。
2026-05-08 physics.optics quant-ph
Multi-photon quantum interference in a multi-port integrated photonic device
增加量子光子器件的复杂性对于许多光学信息处理应用来说是必不可少的，以达到超越经典模拟的范围，集成光子学已成为实现这一目标的领先平台。在这里，我们展示了三光子量子操作的集成设备包含三个耦合干涉仪，八个空间模式和许多经典和非经典的干扰。这是一个关键的进步，超过以前的复杂性和第一个芯片上的非经典干涉超过两个光子输入。我们引入了一个新的方案来验证量子行为，使用经典的特点的设备元素和层次的光子关联函数。我们准确地预测了设备的量子行为，并显示操作与经典和双可分离的量子模型不一致。这种验证多光子量子行为的方法对于实现增加的电路复杂性至关重要。我们的实验为下一代集成光子量子模拟和计算设备铺平了道路。
2012-09-03 physics.optics quant-ph
Simulation of quantum gates by postselection of interference experiments in multi-port beam-splitter (BS) configurations
使用多端口分束器（BS）配置，八个输入算子a（0）、a（1）、a（2）、a（3）、a（4）、a（5）、a（6）、a（7）由12个BS混合以产生输出算子b（0）、b（1）、b（2）、b（3）、b（4）、b（5）、b（6）、b（7）。进入BS的一个端口或从BS的一个端口离开的单个光子被认为是BS的一个端口。|0>状态，而BS的第二端口中的状态被认为是|1> state.两个单光子通过算子a（0）、a（1）、a（2）、a（3）被插入到模拟两个输入量子比特状态的BS中的两个BS中。为了模拟双量子比特门，我们通过后选择排除了一个或两个光子通过输出端口b（4），b（5），b（6），b（7）离开的所有情况，因此只考虑了25%的实验。该方法显式模拟CNOT和SWAP门，但类似的方法可以用于其他门。
2009-09-22 quant-ph
Experimental access to higher-dimensional entangled quantum systems using integrated optics
集成光学允许在基于芯片的架构上产生和控制日益复杂的光子态。在这里，我们实现了两个纠缠qutrits -一个9维量子系统-并展示了一个非常高的实验控制程度。该方法在概念上不同于常见的体光学实现，在很大程度上基于集成的光纤内和片上技术的方法，并进一步受到当今电信行业中常用方法的激励。该系统由一个光纤源和一个片上集成的通用多端口组成，该光纤源产生任意振幅和相位的纠缠quutrit态，该通用多端口使得能够在两个quutrit 9维希尔伯特空间内实现任何期望的局部幺正变换。完整的设计很容易扩展到更高的维度，适度增加复杂性。最终，我们的方案允许完整的片上集成。我们证明了我们的系统的灵活性和通用性，通过实现一个完整的表征高阶Einstein-Podolsky-Rosen相关的两个quutrit空间。
2015-06-02 quant-ph
Scalable quantum interference in integrated lithium niobate nanophotonics
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
针对集成铌酸锂量子光子系统的可扩展性瓶颈，研究人员在纳米光子铌酸锂器件中设计三波混频，集成多个近乎完美的光谱可分宣告式单光子源，首次演示了该平台上的多源玻色子干涉，助力可扩展量子光子学平台开发。
2025-07-17 physics.optics quant-ph
An integrated quantum photonic sensor based on Hong-Ou-Mandel interference
基于光子晶体的集成光学系统已经被用于广泛的传感应用，并取得了巨大的成功。这是由于高灵敏度、小型化、遥感、选择性和稳定性等几个优点。许多光子晶体传感器已经被提出具有导致改进的光学性质的各种制造设计。与此同时，集成光学系统正被用作使用线性光学和Fock态的光子量子信息处理的平台。在这里，我们提出了一种新的集成福克态光学传感器架构，可用于力，折射率和可能的本地温度检测。在该方案中，两个耦合腔表现为“有效的分束器”。该传感器基于四阶干涉（Hong-Ou-Mandel效应）工作，需要一系列单光子脉冲，因此具有低脉冲功率。待测参数的变化会引起有效分束器反射率的变化，并导致干涉可见度的变化。我们以耦合L3光子晶体腔为例证明了这一通用方案，并发现该系统仅依赖于光子符合检测，不需要任何光谱分辨率，可以估计小至$10^{-7}$牛顿的力，并且可以使用$10^{-10}$ W的非常低的输入功率测量百万分之一的折射率变化。因此，线性光量子光子结构可以实现与半经典器件相当的传感器性能。
2015-06-10 physics.optics quant-ph
Deterministic separation of arbitrary photon pair states in integrated quantum circuits
在集成器件内产生的纠缠光子对通常必须在空间上分离，以便随后在量子线路中对其进行操纵。原则上，确定性和普适性的分离可以通过反结合双光子量子干涉来实现。然而，这种干扰促进对分离（IFPS）尚未得到广泛的研究，在集成的设置，集成耦合器的强偏振和波长依赖性-而不是散装光学分束器-可以有重要的影响，超越相同的光子制度的性能。本文提供了一个详细的审查IFPS和检查这些依赖性如何影响分离保真度和干扰可见性。通过集成的定向耦合器将焦点传递给IFPS。该分析同样适用于片上和光纤内实现，并且可以扩展到其他耦合器架构，例如多模干涉仪。当存在耦合器色散时，分离性能可以取决于光子带宽、光谱纠缠和色散的线性度。在适当的条件下，由于非经典干涉的损失而导致的分离保真度的降低可以通过经典波长解复用效应来完美地补偿。这项工作通知电路的设计以及性能评估，以实现通用的光子对分离的状态与可调的任意属性。
2015-12-24 physics.optics quant-ph
On-chip quantum interference between independent lithium niobate-on-insulator photon-pair sources
本研究基于绝缘体上铌酸锂集成光子芯片，实现了独立光子对源的高效产生与高可见度片上量子干涉，为大规模集成量子光子学及玻色采样、量子通信等应用提供了可行路径。
2024-04-12 physics.optics quant-ph
Sub-picosecond inter-core skew characterization in multicore fibers via Hong--Ou--Mandel interference
Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；ANID – Millennium Science Initiative Program – Millennium Institute for Research in Optics, Universidad de Concepción（智利国家研究署-千年科学倡议计划-康塞普西翁大学光学研究千年研究所）；Universidade Federal de Santa Catarina（圣卡塔琳娜联邦大学）；ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究所）；Luxquanta Technologies S.L.（Luxquanta科技有限公司）；Sapienza Università di Roma（罗马大学）；Universidad Católica de la Santísima Concepción（圣母无原罪天主教大学）
本文通过光纤集成的4×4多端口光束分离器利用双光子Hong--Ou--Mandel干涉测量多芯光纤中芯间偏移特性，实现了±0.11 ps的高精度测量，展示了随机游走尺度的验证。
2026-05-15 physics.optics quant-ph
Single-photon interference over 150-km transmission using silica-based integrated-optic interferometers for quantum cryptography
我们已经证明了超过150公里的单光子干涉使用时分干涉仪的量子密码，这是由两个集成光学非对称马赫-曾德尔干涉仪，和平衡的门模式光子探测器。经过150公里的传输，观测到的条纹能见度大于80%。
2004-09-07 quant-ph
On-Chip Quantum Interference from a Single Silicon Ring Resonator Source
在这里，我们展示了量子干涉的光子在硅芯片上产生的单环谐振腔光子源。该光源与马赫-曾德尔干涉仪无缝集成，其路径纠缠通过硅环形谐振腔中的自发四波混频产生的简并双光子。通过改变集成马赫-曾德尔干涉仪的相对相位来控制所得到的双光子N 00 N态，从而得到V~ 96%的高双光子干涉活力。此外，我们表明，可以使用泵波长调谐到我们的可调谐激光器（C+L波段）访问的所有环共振产生的干扰。这项工作是对多个光子源和量子线路在单片芯片上的简化集成的关键演示，反过来，使量子信息芯片具有更大的复杂性和功能。
2015-04-16 physics.optics quant-ph
Tuneable quantum interference in a 3D integrated circuit
集成光子学有望解决量子光学中的稳定性、复杂性和尺寸问题。可调谐和非平面集成平台的进步，如激光刻写光子学，继续使计算和计量学中的量子优势的实现更加接近，也许最容易在多路干涉测量中看到。在这里，我们演示了在芯片级3D多路干涉仪中控制双光子干涉，与单光子测量相比，显示出降低的周期性和增强的可见性。观察到的非经典vibration是广泛可调的，并解释了基于经典测量的理论预测。通过这些预测，我们提取了接近理论最大值的Fisher信息，证明了该设备用于量子增强相位测量的能力。
2014-09-26 quant-ph
Frequency-Domain Quantum Interference with Correlated Photons from an Integrated Microresonator
量子信息的频率编码与光纤和集成光子技术一起可以显著降低实现全光子量子网络的复杂性和资源需求。单光子频域处理的关键挑战是在一定带宽范围内实现不同频率的量子光场之间的相干和选择性相互作用。在这里，我们报告频域Hong-Ou-Mandel干涉与基于芯片的微谐振器产生的光谱不同的光子。利用四波混频实现了有源频率分束器，实现了$0.95 \pm 0.02$的干涉振荡。我们的工作建立了四波混频作为选择性高保真双光子操作的工具，在频域中，与集成的单光子源相结合，提供了一个构建模块的频率复用光子量子网络。
2020-03-14 quant-ph
Interference between independent photonic integrated devices for quantum key distribution
量子计算的进步是对现代密码学的快速增长的威胁。量子密钥分发（QKD）提供了长期的安全性，而无需假设对手的计算能力。然而，理论和实验之间的不一致性在现实世界的安全性方面提出了问题，而大型和耗电的商业系统已经减缓了大规模采用。测量设备无关的QKD（MDI-QKD）提供了一种共享密钥的方法，该方法消除了所有可能的检测器侧信道攻击，从而大大提高了安全性。在这封信中，我们实验证明了一个关键的步骤，可扩展的集成设备进行MDI-QKD。我们展示了在可见度为$46.5 \pm 0.8\%$的$431$ MHz下，从两个独立的磷化铟发射器雕刻的弱相干态之间的Hong-Ou-Mandel干涉。这项工作证明了使用集成设备来降低在城域网中采用QKD的主要障碍的可行性。
2019-01-17 quant-ph
High-Visibility Franson Interference Enabled by Passive Photonic Integrated Interferometers at Telecom Wavelengths
CNR–INO（意大利国家研究委员会-光学研究所）；Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Firenze（佛罗伦萨大学物理系）；European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS)（欧洲非线性光谱学实验室）；QTI srl（QTI有限公司）
利用PPLN波导光子对源与被动路径不平衡Mach-Zehnder干涉仪实现高可见性弗朗索特定量干涉，通过热调制实现相位扫描，获得高光谱可区分性光子对及97.1%干涉可见度。
2026-03-27 quant-ph
General mapping of multi-qu$d$it entanglement conditions to non-separability indicators for quantum optical fields
我们发现，任何多量子纠缠见证导致量子光场的不可分离性指标，其中涉及强度关联。我们得到，例如，强度或强度-速率关联揭示偏振纠缠的充分必要条件。我们还推导出分离条件的实验涉及多端口干涉仪，现在可行的集成光学。我们展示了使用强度率而不是强度的优点，例如，将贝尔不等式映射到光场不等式。这些结果对于研究由不确定或不可控数量的“粒子”组成的“宏观”系统的非经典性具有一定的意义。
2019-12-20 quant-ph
Quantum States of Higher-order Whispering gallery modes in a Silicon Micro-disk Resonator
集成光子学平台中的光的量子态为量子信息处理提供了重要的资源，并且利用了硅光子学的可扩展性和实用性。集成谐振腔在经典光学和量子光学中得到了很好的研究。然而，通过集成量子光学对多个信息进行编码需要更广泛地利用芯片上的可用自由度。本文研究了集成硅微盘谐振器中自发四波混频填充的高阶回音壁模式光子对之间的量子干涉。前两个准TE 0和准TE 1径向模的光子对之间的量子干涉分别测量为Vnet ~ 98 + 0.8%和Vnet ~ 94 + 2.6%。这一结果对于利用集成波导耦合的微盘谐振器的高阶径向模实现高维量子态具有重要意义。
2020-03-15 physics.optics quant-ph
Hong-Ou-Mandel interference between independent III-V on silicon waveguide integrated lasers
硅光子集成电路的多功能性已经导致该平台广泛用于基于量子信息的应用，包括量子密钥分发（QKD）。然而，简单的高重复率光子源的集成尚未实现。使用弱相干脉冲（WCP）可能是一种可行的解决方案。例如，独立于测量设备的QKD（MDI-QKD）设想使用WCP来提取对大距离处的检测器侧信道攻击免疫的密钥。因此，III-V族激光器在硅波导上的集成是量子光子学的一个有趣的前景。在这里，我们报告的实验观察的Hong-Ou-Mandel干涉与46 \pm 2%的可见度之间的WCP产生的两个独立的III-V硅波导集成激光器。这种量子干涉效应是许多应用的核心，包括MDI-QKD。我们的工作代表了实现完全集成在硅中的MDI-QKD的实质性的第一步，并且可能有利于其他应用，如标准QKD和新型量子通信协议。
2019-01-17 quant-ph
The quantum multinomial distribution: a combinatorial formulation of multiphoton interference
Department of Engineering, Universitat Pompeu Fabra（庞培法布拉大学工程学院）
本文提出了一种量子多项分布的泛化，用于描述多光子干涉的统计特性，通过相干求和和多变量超几何分布的结合，提供了验证玻色采样的一种低阶统计见证。
2026-02-10 math.PR quant-ph
Three-photon bosonic coalescence in an integrated tritter
量子力学的主要特征在于不同量子物体叠加产生的干涉。虽然目前的量子光学技术能够在体系统和集成系统中实现双光子干涉，但同时干涉两个以上的粒子，导致更丰富的量子现象，仍然是一项具有挑战性的任务。本文报道了用超快激光写入实现的集成三端口定向耦合器中三光子干涉的实验观察。通过利用这种技术产生三维结构的能力，我们在量子机制中实现并测试了三端口分束器，即tritter，这使我们能够观察到三个光子的玻色子聚结。这些结果在量子信息的许多领域，如增加光子数的量子力学基础测试、量子态工程、量子传感和量子模拟等，都开辟了新的重要前景。
2013-05-17 quant-ph
Large-scale quantum-dot-lithium-niobate hybrid integrated photonic circuits enabling on-chip quantum networking
提出一种将量子点单光子源与低损耗铌酸锂电路大规模集成的混合光子架构，利用薄膜铌酸锂压电特性实现片上光谱调谐，成功演示了空间分离单光子源间的量子干涉，为可扩展片上量子网络奠定基础。
2025-03-31 physics.optics quant-ph
Coherent control of photon pairs via quantum interference between second- and third-order quantum nonlinear processes
Università di Pavia（帕维亚大学）；University of Toronto（多伦多大学）
通过二阶和三阶非线性过程的量子干涉实现双光子态的相干控制与调控
2026-09-10 physics.optics quant-ph
Observation of PT-symmetric quantum interference
宇称-时间（PT）对称量子力学是传统厄米量子力学的复杂扩展，其中物理观测量具有实本征值谱。然而，到目前为止，PT对称性的真正量子性质的实验证明一直难以捉摸，因为迄今为止只利用了单粒子物理学。在我们的工作中，我们证明了PT对称系统中的两粒子量子干涉。我们采用集成的光子波导揭示，PT对称聚束的不可区分的光子显示出强烈的违反直觉的功能。我们证实了我们的实验结果，通过模拟系统的量子主方程，我们用李代数方法解析求解。我们的工作为非定域PT对称量子力学作为未来量子器件的一种新的构建模块铺平了道路。
2019-04-17 physics.optics quant-ph
Quantum interference and manipulation of entanglement in silicon wire waveguide quantum circuits
集成量子光波导电路是实现未来光子量子技术的一种很有前途的途径。在这里，我们提出了一个集成的光子量子技术平台，利用绝缘体上硅材料系统，量子干涉和光的量子态的操纵被证明在组件的数量级小于以前的实现。在多模干涉耦合器中实现了双光子量子干涉，在马赫-曾德尔干涉仪中实现了纠缠的操纵，为全硅光子量子技术平台开辟了道路。
2012-01-31 quant-ph
Quantum statistical synchronization of non-interacting particles
全面处理任意数量的玻色子通过贝尔多端口分束器的散射，包括所有可能的输出安排。由于交换对称性，事件统计与经典的实现概率由组合数学给出的情况有很大的不同。的输出配置的抑制法推导和示出适用于大多数的所有可能的安排。这种多粒子干涉效应在单个跃迁振幅的水平上占主导地位，而当考虑被占用端口的平均数量或每个端口的典型粒子数量时，可以观察到通用玻色子签名。结果允许在一个共同的方法来分类最近的几个实验和理论研究，并揭示了许多可访问的量子统计效应涉及许多粒子。
2012-04-17 quant-ph
Quantum interference in heterogeneous superconducting-photonic circuits on a silicon chip
量子信息处理为有效地通信和计算数据提供了巨大的希望。然而，将当前的光子实现方法扩展到更大的系统尺寸仍然是实现破坏性量子技术的一个突出挑战。量子信息处理器的两个主要组成部分是量子干涉和单光子探测器。在这里，我们开发了一个混合超导光子电路系统，以显示这些元素可以在硅芯片上以可扩展的方式组合。我们证明了这种方法的适用性集成量子光学干涉和检测光子对直接在芯片上波导耦合单光子探测器。使用氮化硅纳米光子波导实现的定向耦合器，我们观察到97%的干涉可见度时，测量光子统计与两个单片集成的超导单光子探测器。光子电路和探测器的制造工艺与标准的半导体薄膜技术兼容，使得在硅芯片上实现更复杂和更大规模的量子光子电路成为可能。
2015-11-22 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Fast Escape from Quantum Mazes in Integrated Photonics
从一个复杂的迷宫中逃脱，通过探索不同的路径与几个决策分支，以达到出口，一直是一个非常具有挑战性和迷人的任务。波场和量子物体可以通过干涉效应并行地探索复杂的结构，但不一定导致更有效的传输。在这里，受最近观察到的生物能量传输现象的启发，我们展示了量子步行者如何通过部分抑制干扰的存在来有效地到达迷宫的输出。特别是，我们在理论上表明了一个前所未有的提高运输效率，增加迷宫大小相对于纯粹的量子和经典的方法。此外，我们研究这些混合传输现象，通过映射迷宫问题的集成波导阵列，探测相干光，从而成功地测试我们的理论结果。这些成就可能会导致未来的生物光子技术，以实现更有效的传输和计算。
2015-01-26 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Experimental boson sampling in arbitrary integrated photonic circuits
光子自然地解决了玻色子采样问题：在线性光学干涉仪中对多光子实验的输出进行采样。这被强烈认为是很难在经典计算机上做到的，并推动了技术的发展，使大型干涉仪中的多光子干涉的精确控制。在这里，我们报告的多光子实验中的5模式集成干涉仪。我们使用新的三维制造技术，以实现同时控制25个独立的参数，描述了任意干涉仪。我们使用单光子和双光子实验来表征芯片，并证实了三光子干涉的量子力学预测。这种设置的放大版本是证明量子系统计算能力的最有希望的方法，并且可能在高精度测量和量子通信中有应用。
2012-12-12 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
On-chip Hong-Ou-Mandel interference from separate quantum dot emitters in an integrated circuit
可扩展的量子光子技术需要将许多相同的单光子源与芯片上的光子电路进行低损耗集成。相对复杂的量子光子电路已经被证明;然而，迄今为止使用的源依赖于参数下转换。因此，效率和可扩展性本质上受到源的概率性质的限制。基于量子发射体的单光子源没有这种限制，但是在单个电路内的多个发射体的频率匹配仍然是一个挑战。在这项工作中，我们证明了在这方面的一个关键组成部分，在一个完全单片GaAs电路的形式结合两个频率匹配的量子点单光子源互连的低损耗片上分束器通过单模脊波导连接。该设备使我们能够在芯片上进行双光子干涉实验，能见度达到66%，受到发射器相干性的限制。我们的设备可以进一步扩大规模，为增加量子线路的复杂性提供了一条清晰的道路，以实现完全可扩展的集成量子技术。
2023-01-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Manipulating multi-photon entanglement in waveguide quantum circuits
片上集成光子电路对于量子技术和量子光学科学的进一步发展至关重要。在这里，我们报告的精确控制单光子状态和多光子纠缠直接在芯片上。我们使用基于电阻元件的集成光学相位控制来操纵路径编码量子比特的状态，观察到98.2+/-0.3%的干涉对比度。我们通过观察在波导电路中产生的2-和4-光子纠缠态的干涉条纹来展示集成量子精密测量，其各自的干涉对比度为97.2+/-0.4%和92+/-4%，足以击败标准量子极限。最后，我们展示了一个可重构的电路，可以连续准确地调整量子干涉的程度，最大可见度为98.2+/-0.9%。这些结果不仅为单个光子，而且为光的所有量子态开辟了自适应和完全可重构的光子量子线路。
2009-11-06 quant-ph
Near-unity quantum interference of transverse spatial modes in an ultra-compact inverse-designed photonic device
本文提出3 μm × 3 μm逆向设计横向模式分束器，在1550 nm光子上实现最高99.56±0.64%、平均99.38±0.41%的可重复Hong-Ou-Mandel干涉，为紧凑高维集成量子光子器件奠定基础。
2025-05-13 quant-ph
Toolbox for the design of $LiNbO_3$-based passive and active integrated quantum circuits
我们提出并讨论了目前的发展前景，先进的量子光学电路单片集成在锂离子电池平台。包括基于参数下转换（PDC）的光子对源、无源路由元件和有源电光可控开关和偏振转换器的一组基本组件是工具箱的构建块，该工具箱是各种各样的量子线路的基础。我们回顾了这些组件的最新技术，并提供了适当描述其性能的模型在量子线路。作为这些模型的应用程序的一个例子，我们讨论的电路提供片上双光子干涉的设计问题。该电路包括用于光子对产生的PDC部分，随后是用于观察Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉的主动可控的修改的Mach-Zehnder结构。这种芯片的性能在理论上是模拟的，甚至考虑到个别组件的性能缺陷。
2018-02-06 quant-ph
On-chip quantum interference between silicon photon-pair sources
大规模集成量子光子技术将需要相同光子源与可重构波导电路的片上集成。相对复杂的量子线路已经被证明，但很少有研究承认迫切需要将光子源和波导电路集成在芯片上。实现这种大规模量子技术的关键一步是在波导电路中集成两个单独的光子源，并展示它们之间的高可见度量子干涉。在这里，我们报告了一个绝缘体上的硅器件结合两个四波混频源，在干涉仪与可重构移相器。我们配置设备来创建和操纵双色（非简并）或同色（简并），路径纠缠或路径非纠缠光子对。我们观察到高达100.0+/-0.4%的可见度量子干涉片上，高达95+/-4%片外。我们的设备消除了对外部光子源的需求，为增加量子光子电路的复杂性提供了一条途径，并且是迈向完全集成量子技术的第一步。
2014-11-20 quant-ph
Phase-controlled integrated photonic quantum circuits
可扩展的光子量子技术基于多个嵌套干涉仪。为了实现这种架构，需要集成光学结构来确保稳定、可控和可重复的操作。在这里，我们展示了一个关键的证明的原则演示的外部控制的光子量子线路的基础上紫外光写入波导技术。特别是，我们提出的非经典干涉的光子对的马赫-曾德尔干涉仪与X耦合器在集成光路中的热光移相器的干涉仪臂之一。
2009-09-23 quant-ph
Direct measurement of spatial Wigner function with area-integrated detection
我们实验证明了一种新的技术，用于表征横向空间相干性使用维格纳分布函数。所提出的方法是基于测量一对旋转和位移的副本的输入光束与面积积分检测器之间的干涉，它可以是优越的制度时，阵列检测器不可用。我们分析了单光子信号测量的量子光学图像，并讨论了在量子信息处理中的可能应用。
2003-02-17 quant-ph
On-chip quantum interference between the origins of a multi-photon state
由于路径恒等式是量子信息应用的基础，近年来引起了人们的广泛兴趣。在这里，我们实验证明了四光子态的两个不同起源的量子相干叠加，其中多光子受抑干涉源于路径同一性的量子不可区分性。量子态在一个集成硅光子芯片上的四个概率光子对源中产生，其中两个组合可以产生光子四联体。相干消除和恢复的分布四光子是完全控制的调谐相位。这个实验产生了两种可能产生光子四联体的方式的奇特量子干涉，而不是光子的不同内在性质的干涉。除了许多已知的潜在应用外，这种新的多光子非线性干涉使各种基础研究成为可能，例如具有多个空间分离位置的非局域性。
2023-01-22 quant-ph
Equilibration of Non-interacting Photons and Quantum Signatures of Chaos
本文证明单粒子混沌通过算符扩散和量子干涉使非相互作用光子平衡化，并提出多粒子 kicked rotor 的光子实现作为具体示例。
2025-07-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech nlin.CD
