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
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
Two-photon interference of photon pairs created in photonic crystal fibers
研究了在光子晶体光纤中利用四波混频产生光子对的方法。通过控制泵浦光的波长，这决定了四波混频的相位匹配条件，我们可以获得比不需要的拉曼散射光子更宽的光子对光谱。我们利用非平衡马赫-曾德尔干涉仪观察光子晶体光纤中光子对的双光子干涉。获得了可见度为83%的双光子干涉条纹，超过了50%的经典极限。
2009-02-01 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
Complementarity Analysis of Interference between Frequency-Displaced Photonic Wave-Packets
研究了频移光子波包在Hong-Ou-Mandel干涉仪中的可见度与光谱可分辨性之间的互补关系。提出了$K$的一个实验定义，并在定义了一致可见性参数的情况下，对$K^2+\mathcal{V}^2\leq 1$互补不等式进行了检验.结果表明，光谱的可分辨性确实是互补的可见性和量子方面的双光子干涉现象可以检查通过采用弱相干态。
2017-05-29 quant-ph
A generalized approach to quantum interference in lossy N-port devices via a singular value decomposition
在耗散存在的情况下对量子干涉进行建模是量子技术的一个关键方面。将耗散纳入线性器件的模型中，能够评估光子损失的有害影响，以及研究耗散驱动的量子态变换。然而，在一般的有损N端口网络中建立表征量子干涉的输入输出关系带来了重要的理论挑战。在这里，我们提出了一个通用的程序的基础上的奇异值分解（SVD），它允许有效的计算的输入输出关系的任何任意有损线性设备。此外，我们展示了SVD如何提供线性光学器件的操作原理的直观描述。我们说明了我们的方法的适用性，通过评估流行的互易性和非互易性损耗线性设备，包括奇异和幂零散射矩阵的设备的输入输出关系。我们希望我们的程序将激励未来的研究量子干涉在复杂的设备，以及现实的建模的光子损失在线性有损设备。
2021-08-27 physics.optics quant-ph
Non-classical photon correlation in a two-dimensional photonic lattice
量子干涉和量子关联作为量子光学的两个主要特征，在多粒子量子行走和玻色子采样等量子信息应用中起着至关重要的作用。虽然已经在一维波导阵列中进行了许多实验演示，但由于对大规模操纵和检测光子的严格要求，它仍然没有在更高维度上进行探索。在这里，我们实验观察到的非经典关联的两个相同的光子在一个完全耦合的二维结构，即三维飞秒激光写入制造的光子晶格。光子干涉包括36个Hong-Ou-Mandel干涉和9个聚束。测量和模拟分布之间的重叠达到$0.890\pm0.001$。在二维光子晶格中观察到了清晰的光子关联。结合可控工程无序，我们的研究结果开辟了新的视角，大规模实施的量子模拟集成光子芯片。
2016-06-17 physics.optics quant-ph
Photonic dark matter portal and quantum physics
我们研究了一个暗物质模型，其中隐藏的扇区通过一个隐藏的光子入口与标准模型粒子相互作用。我们研究了这种新的相互作用对氢原子的影响，包括斯塔克效应、塞曼效应和超精细效应。利用能量测量的精度，我们得到了该模型的耦合常数的一个上界。我们还计算了隐藏的光子入口对μ子反常磁矩的贡献，这为物理学超越标准模型提供了一个重要的探索。
2015-06-14 hep-ph hep-th quant-ph
Complete three photon Hong-Ou-Mandel interference at a three port device
我们报告的可能性完全相消干涉的三个不可区分的光子上的三端口设备提供了一个众所周知的洪-欧-曼德尔干涉的两个不可区分的光子上的两个端口设备的概括。我们的分析是基于SU（3）变换而不是SU（2）变换的基本数学框架。在三端口器件的大范围参数下，我们给出了完全破坏性的三光子干涉，并根据不同量子路径的贡献指出了这种干涉的物理根源。由于每个输出端口可以传输零到三个光子，因此该设备产生更高维的纠缠。特别地，根据设备参数，可以产生不同形式的量子纠缠态。我们的系统不同于对称的三端口分束器，它不表现出三光子Hong-Ou-Mandel干涉。
2015-06-15 quant-ph
Quantum interference in spontaneous emission from a V-type three-level atom in photonic crystals
利用分数阶微积分方法研究了嵌入光子晶体中的V型三能级原子的自发发射，发现各向异性光子晶体中原子的激发态可以解析地表示为四个缀饰态的叠加.通过使两个允许原子跃迁能量相对于光子带边失谐，这两个跃迁之间的耦合导致了三种动力学机制，即非马尔可夫衰减、阻尼量子干涉和量子干涉，并根据贡献的有界修饰态的数目进行了分类。从两个原子跃迁的量子干涉程度来看，当激发态简并时，原子与光子晶体库之间的能量交换最小，而当原子处于其中一个激发态时，量子干涉最大。结果还表明，除了近简并态外，在所有失谐量下，激发态都倾向于保持异相。因此，我们不仅可以通过失谐量的大小来控制自发发射率，还可以通过初始态的相对相位来控制。
2011-01-25 quant-ph
Nonreciprocal quantum interference and coherent photon routing in a three-port optomechanical system
研究了三端口光机系统中不同弱信号之间的量子干涉，该系统是通过将三个腔模耦合到同一个机械模上实现的。如果一个腔作为一个控制端口，并不断地受到控制信号的扰动，当另一个信号注入到不同的目标端口时，可以观察到非互易量子干涉。特别是，我们表现出频率无关的完全阻断诱导的完全相消干涉在全频域。此外，相干光子路由可以通过同时扰动所有端口来实现，其中合成信号仅从期望端口输出。我们还发现，路由方案可以扩展到更多端口的光机系统。本文的结果在控制光传输和量子信息处理等方面具有潜在的应用价值。
2019-09-17 quant-ph
Modal input-output theory for quantum nanophotonics from the first-order Maxwell operator
Purdue University（普渡大学）
基于宏观量子电动力学和一阶电磁格林函数，为开放光子系统发展量子输入-输出理论，包含端口散射矩阵与朗之万噪声，并用于计算纳米光子腔和逆设计耦合器的发射体修正透射率。
2026-10-06 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
Measurement-defined control of single-particle interference
Department of Physics and Center for Molecular Spectroscopy and Dynamics, Institute for Basic Science, Korea University（韩国大学物理系与分子光谱与动力学中心，基础科学研究院）
研究提出单粒子干涉由量子态与探测器定义的测量基之间的相对相位决定，通过相干种子纠缠非线性双光子源展示三扫描等价性，实现连续控制的干涉可见度，统一了多种量子光学现象。
2026-04-20 physics.optics quant-ph
On-chip quantum interference with heralded photons from two independent micro-ring resonator sources in silicon photonics
多源单光子之间的高可见度片上量子干涉是集成线性光学量子计算的关键前提。微环谐振器中的谐振增强自然能够在没有任何紧密光谱滤波的情况下产生更亮、更纯和更不可区分的单光子。来自多个微环谐振器的预示单光子的不可分辨性尚未在任何光子平台中测量。在这里，我们报告的芯片上的不可分辨性测量预示着单光子产生的独立的微环谐振器通过使用芯片上的马赫-曾德尔干涉仪和光谱解复用器。我们测得的原始预告双光子干涉条纹的可见度为72 +/-3%。这一结果与我们的模型一致，该模型包括器件缺陷、光谱杂质和多对发射。我们确定多对排放的主要因素限制的非经典干涉的可见性，并在未来的实验中实现接近统一的可见性的路线。
2018-08-07 quant-ph
Detecting N-particle interference patterns with linear balanced N-port analyzers
分析了一个标准双光路干涉仪输入线性N端口分析器，其输出端口为符合检测。假设N端口被实现为离散傅立叶变换$\cal F$，即，要平衡。对于非束缚玻色子，它使我们能够检测N粒子干涉图样，使观测到的德布罗意波长减少N倍，完美的可见性和最小的噪声。由于该方案涉及大量滤波，因此丢失了大量信号，然而，它对常见的实验缺陷具有令人惊讶的鲁棒性，并且可以用当前技术实现。
2003-03-11 quant-ph
Quantum-limited estimation of the difference between photonic momenta via spatially resolved two-photon interference
Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth（宇宙学与引力研究所，朴茨茅斯大学）
该研究提出利用空间分辨双光子干涉实现光子动量差的高精度三维估计，展示了其在多参数量子传感中的应用潜力。
2026-03-09 quant-ph
Maximizing Post-selected Quantum Correlations from Classical Interference in a Multi-core Fiber Beamsplitter
四阶干涉是光子量子技术的信息处理基础。当与后选择结合使用时，它形成了光子控制逻辑门、纠缠测量的基础，并可用于产生量子相关。本文以经典弱相干态为输入，研究了新型多芯光纤$4 \times 4$多端口分束器中的四阶干涉。利用两个相互不相干的弱激光脉冲作为输入，我们观察到了来自不同芯的光子之间的高质量的四阶干涉，以及双光子波包的自干涉。此外，我们还证明了通过控制两个输入弱相干态的强度比，可以使以量子不和谐形式存在的量子关联最大化。这应该允许在未来的电信网络中利用量子相关性。
2021-01-11 physics.optics quant-ph
Non-classical interference in integrated 3D multiports
我们展示了三个和四个输入多端口在三维玻璃平台，使用飞秒激光直写技术制造。Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉被观察到，并进行了完整的量子表征，获得了输入和输出端口的所有组合的双光子相关矩阵。对于三端口的情况下，准确地预测量子vibrium仅从测量的经典耦合比。
2012-08-21 physics.optics 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
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
All-optical routing of single photons with multiple input and output ports by interferences
我们提出了一个波导腔耦合系统来实现光子的路由由其他光子的相位。我们的路由器有四个输入端口和四个输出端口。通过任何输入端口注入的相干态光子的传输可以由通过其他输入端口注入的相干态光子的相位来控制。当路由光子和控制光子的平均数足够小并且不需要额外的控制场时，可以实现这种控制。因此，光子的全光路由可以在单光子水平上实现。
2014-09-23 quant-ph
Scalable Quantum Interference from Indistinguishable Quantum Dots
Institute of Photonics and Quantum Sciences, Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学光子与量子科学研究所）；Condensed Matter Theory, Technical University of Dortmund（多特蒙德工业大学凝聚态理论系）
本文提出了一种波前整形方法，实现多个不可区分量子点的可扩展量子干涉，通过合作发射现象和Hong-Ou-Mandel双光子干涉验证了五个多发射体的干涉，为大规模可编程量子光子架构奠定了基础。
2026-04-13 physics.optics quant-ph
Photonic Quantum Computing vs. Classical Solvers in Constrained Factor Portfolio Optimization
Singapore Management University（新加坡管理大学）
该研究对比光子量子计算、Gurobi、SAC三种优化范式在因子投资组合优化中的表现，发现光子硬件在窄范围有优势，经典混合整数规划在严格尾部风险控制场景更优，还揭示了强化学习分配器的失效模式并给出应用指南。
2026-08-17 q-fin.PM 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
Multiphoton states engineering by heralded interference via six-port Mach-Zehnder interferometer
基于六端口马赫-曾德尔干涉仪的预示干涉，提出了在主输出端口产生一系列多光子态的方案，即在主输入端口注入一个相干态，在两个辅助输入端口注入两个Fock态，在两个辅助输出端口测量两个Fock态。只有在单光子水平上操作（即，|0>或|1>）在所有辅助端口中，我们生成了十六种（六类）多光子非经典态，它们的态矢量统一为一个新相干态、一个单光子附加相干态和一个双光子附加相干态的叠加。事实上，通过调节相互作用参数（包括相干场强度和相移）可以产生广泛的非经典现象。我们主要分析了所有态的正交压缩效应。特别感兴趣的是最大挤压高达2.57dB，成功概率为6.7%，至少在我们目前的情况下。
2022-10-05 quant-ph
Web Portal for Photonic Technologies Using Grid Infrastructures
物理过程的建模是科学和技术研究的一个组成部分。在这一领域，Extendible C++ Application in Quantum Technologies（ECAQT）软件包提供了在退相干存在下复杂量子系统的数值模拟和建模，在光子学中具有广泛的应用。它允许创建相互作用的复杂系统的模型，并模拟它们的时间演化与一些可用的时间演化驱动程序。涉及大量计算的物理模拟通常在分布式计算基础设施上执行。对于非专业用户来说，使用这样的计算基础设施或者甚至使用基础设施上的高级库通常是困难的，因为他们通常需要熟悉中间件和工具、并行编程技术和包。P-RADE网格门户是一个网格门户解决方案，它允许用户管理在计算网格基础设施上执行并行应用程序的整个生命周期。本文介绍了基于ECAQT软件包的门户网站的功能和结构。
2013-01-09 cs.DC physics.comp-ph quant-ph
Multimode quantum interference of photons in multiport integrated devices
我们报告了多模干涉（MMI）设备中的量子干涉的第一个演示和一个新的完整的表征技术，可以应用于任何光子器件，消除了相位稳定测量的需要。MMI器件提供了一种紧凑且鲁棒的NxM光路实现，这将大大降低未来几代量子光子电路的复杂性并增加其功能。
2010-07-08 quant-ph
Photonic quantum simulations of coupled $PT$-symmetric Hamiltonians
宇称-时间（$PT$）对称哈密顿算符通常是非厄米的，并且在本征向量合并的特殊点处引起量子系统中的奇异行为。最近实现的$PT$ -对称哈密顿量子系统点燃了努力，模拟和研究多粒子量子系统的例外点。在这里，我们使用一个可编程的集成光子芯片来模拟一个模型，该模型由成对的$PT$对称哈密顿量组成，每个哈密顿量的时间反转。我们模拟量子动力学的例外点，包括两个和三个粒子的干扰，和粒子抖动的行为，由于子系统之间的干扰进行时间反演的演变。这些结果表明，可编程量子模拟器可以用来研究量子力学的基础问题。
2022-02-01 physics.optics quant-ph
Topologically protected valley-dependent quantum photonic circuits
拓扑光子学已经被引入作为集成光学的强大平台，因为它可以处理鲁棒的光传输，并进一步扩展到量子世界。引人注目的是，拓扑光子结构中的谷对比物理有助于谷相关的边缘状态，它们的单向耦合，甚至拓扑结中的谷相关波分。在这里，我们设计和制造的纳米光子拓扑鱼叉形分束器（HSBS）的基础上$120$ -deg-bending接口和演示的第一个芯片上谷依赖的量子信息过程。利用我们的50/50 HSBS实现了双光子量子干涉，即HongOu-Mandel（HOM）干涉，该干涉具有高的$0.956 \pm 0.006$可见度。级联这种HSBS，我们还演示了一个简单的量子光子电路和路径纠缠态的产生。我们的工作表明，光子谷态可用于量子信息处理，利用谷态相关的光子拓扑绝缘体实现更复杂的量子线路是可能的，这为片上量子信息处理提供了一种新的方法。
2021-03-11 physics.optics quant-ph
Photonic scattering in 2D waveguide QED: Quantum Goos-Hänchen shift
该研究针对二维波导量子电动力学中未被充分探索的散射问题，基于格林函数方法提出完整散射理论，发现量子古斯-汉欣位移及其调控规律，为复杂WQED网络的光子散射研究提供通用框架。
2025-10-22 physics.optics quant-ph
Interfacing scalable photonic platforms: solid-state based multi-photon interference in a reconfigurable glass chip
本研究将量子点多光子源与可重构玻璃芯片结合，实现高速三光子干涉，并预测未来可支持约40 Hz的十光子实验。
2019-05-02 cond-mat.mes-hall 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
Photon distillation schemes with reduced resource costs based on multiphoton Fourier interference
提出基于Fourier矩阵多光子干涉的光子提纯可扩展方案，单步实现任意误差降低且资源成本与误差降低呈线性关系，提高了光子量子计算机纠错码阈值并减少构建资源。
2025-04-03 physics.optics quant-ph
Quantum coherence of spatial photonic qudits: experimental measurement and path-marker analysis
关于量子干涉、量子态之间的不相干性和叠加的讨论可以追溯到量子力学的开始，但是关于量子相干性的定量测量的理论问题直到最近才由Baumgratz等人[Phys.Rev.Lett. 113 140401（2014）]。从那时起，许多工作探索了可能的相干性措施之一，l1范数，这还没有实验获得的空间光子态在高维。本文研究了光子通过多缝制备态，实现了T。保罗和T. Qureshi [ Phys. Rev. A 95 042110（2017）]，以实验方式确定qutrit态的l1范数。我们分析了方法的有效性，并提出了一种替代的状态，其中一个假设不适用。我们还讨论了必要的要求，使用的干涉图案测量的量子相干性的qudits通过处理的测量算子，描述检测光学配置的路径标记，将它们与量子相干性的测定。
2019-10-21 physics.optics quant-ph
When Does Interference Help Learning? Kernel Geometry as a Pre-Experimental Test for Photonic Reservoir Computing
Indian Institute of Information Technology Dharwad（印度信息技术学院达瓦德分校）
该研究通过玻色采样特征图的核几何，证明多光子干涉可产生核几何分离，为光子储备池计算提供了预实验测试协议，调和了现有实验结果并明确了干涉对学习的作用条件。
2026-10-14 cs.CE quant-ph
On-chip interference of scattering from two individual molecules in plastic
集成光子电路提供了一个有前途的路线，研究相干合作效应的量子发射器的控制收集。然而，固态中的光谱不均匀性、退相干性和材料不相容性使得这是一个不平凡的任务。在这里，我们展示了一对有机分子嵌入在塑料薄膜的TiO $_2$微盘谐振器的玻璃芯片上的有效耦合。此外，我们调谐的分子的谐振频率相对于的微谐振器，通过采用纳米制造电极。对于两个分子分离的距离约为8 $\,μ$米和光学相位差约$π/2$，我们报告了一个大的集体消光的入射光在前进方向和相消干涉的散射在向后的方向。我们的工作为多个分子通过共模的相干耦合和基于聚合物的混合量子光子电路的实现奠定了基础。
2023-01-26 physics.optics quant-ph
Quantum suppression law in a 3-D photonic chip implementing the Fast Fourier Transform
能够精确定位量子干涉的现象的识别正吸引着人们的极大兴趣。事实上，对任何数量的光子和光学模式都有效的Hong-Ou-Mandel效应的推广将代表着从基本观点和实际应用的重要飞跃，例如光子量子器件的认证，其计算加速预计将严重依赖于多粒子干涉。已经预测了许多粒子注入多模干涉仪实现傅里叶变换在Fock空间的量子独特的功能。在这项工作中，我们开发了一种可扩展的方法，用于实现量子快速傅里叶变换使用3-D光子集成干涉仪，通过飞秒激光写入技术制造。我们观察到大量的输出状态的量子抑制与4-和8-模式的光学电路：实验结果表明注入的光子之间的真正的量子干涉，从而提供了一个强大的工具，诊断光子平台。
2015-08-04 quant-ph
Quantum interference of topological states of light
拓扑绝缘体是具有带隙的体能谱的材料，但包含出现在其表面的受保护的带隙内态。这些状态表现出显著的特性，如单向传播和对噪声的鲁棒性，为提高量子技术的性能和可扩展性提供了机会。对于量子应用，拓扑状态不可区分是至关重要的。在这里，我们报告了高可见性的量子干涉的单光子拓扑状态的集成光子电路。两个拓扑边界状态，最初在耦合波导阵列的相对边缘，被带到附近，在那里它们干涉并经历分束器操作。我们观察到$93.1\pm2.8\%$可见性Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉，这是一种标志性的非经典效应，是基于线性光学的量子计算的核心。我们的工作表明，在拓扑材料中产生和控制高度不可分辨的单光子拓扑态是可行的，为利用拓扑特性增强光子量子技术以及研究拓扑材料中的量子效应开辟了途径。
2019-04-24 physics.optics quant-ph
Four-wave mixing, quantum control and compensating losses in doped negative-index photonic metamaterials
研究了在负折射率超材料中掺杂共振非线性光学中心补偿吸收的可能性。讨论了NIM中量子干涉的作用和对向传播电磁波的四波参量放大的特殊性质。
2007-08-13 physics.optics 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
Multi-photon interference phenomena
在这项工作中，我证明了三个光子的干涉，一个著名的洪欧曼德尔（HOM）干涉的概括。我表明，三光子干涉是由四个参数和测量三光子干涉独立的双光子干涉。我证明，即使当光子的状态是高度可区分的，他们仍然可以表现出强的量子干涉，挑战我们的直觉形成的双缝和HOM干涉。接下来是四光子干涉的演示，令人惊讶的是，当涉及的粒子成对正交时，我们仍然可以观察到“条纹”。为了解释这些效应，我提出了一个新的框架来描述多光子干涉的图论方法，它说明了不同的多光子干涉的顺序的起源。我的工作导致了一个更一般的定义，我们认为在多光子散射的干涉条纹。多光子干涉的研究是光子学和固体物理学在拓扑光子学这一新兴领域的交叉研究。我实现了一个模拟的Jackiw-Rossi模型作为一个本地化的拓扑模式在光子晶体模拟的二维石墨烯晶格。我成功地在一个单一的这样的激发实验演示，我能够研究详细的模式结构的第一次。该模式是拓扑缺陷的结果，并且因此被保护免受不改变系统拓扑的错误。
2022-09-07 quant-ph
Aharonov-Bohm photonic cages in waveguide and coupled resonator lattices by synthetic magnetic fields
我们提出了一种在准一维波导或耦合谐振腔晶格中捕获光子的方法，该方法基于带电粒子的Aharonov-Bohm笼的光学模拟。光捕获是由合成磁场引起的阿哈罗诺夫-博姆型相消干涉引起的，合成磁场是通过波导/谐振器传播常数/谐振的周期性调制来实现的。
2014-09-27 physics.optics quant-ph
Synthetic photonic lattices: new routes towards all-optical photonic devices
从光通信到量子信息处理，全光光子器件在许多重要的光子技术和应用中起着至关重要的作用。传统的全光器件设计是基于光子在真实空间中的传播和干涉，需要大量的光学元件，对精确控制具有挑战性。在这里，我们提出了一个新的路线工程全光器件使用光子的内部自由度，形成光子晶体在这样的合成尺寸的光子传播和干涉。我们展示了这种新的设计理念，显示如何重要的光学器件，如量子存储器和光学滤波器可以实现使用合成轨道角动量（OAM）晶格在一个单一的主简并腔。利用合成光子晶格的新设计路线可以显著减少传统设计中对大量光学元件及其微调的要求，为具有新功能的现实全光光子器件铺平了道路。
2016-12-27 quant-ph
Gallium Arsenide (GaAs) Quantum Photonic Waveguide Circuits
集成量子光子学是未来实用化和大规模量子信息处理技术的一种很有前途的方法，具有在芯片上产生、操纵和测量光的复杂量子态的前景。砷化镓（GaAs）材料系统是一个很有前途的技术平台，已经成功展示了包括波导集成单光子源和集成单光子探测器在内的关键组件。然而，能够操纵光的量子态的量子线路迄今尚未在该材料系统中被研究。在这里，我们报告GaAs光子电路的单光子和双光子状态的操纵。在GaAs定向耦合器中观察到可见度为94.9 +/- 1.3%的双光子量子干涉。在利用电光Pockels效应的Mach-Zehnder干涉仪中，得到了经典干涉条纹和量子干涉条纹，其峰值分别为98.6 +/- 1.3%和84.4 +/- 1.5%。这项工作为基于GaAs材料系统的完全集成的量子技术平台铺平了道路。
2014-03-24 physics.optics quant-ph
Quantum Experiments and Graphs II: Quantum Interference, Computation and State Generation
我们提出了一个概念上的新方法来描述国家的最先进的光子量子实验使用图论。在那里，量子态由完美匹配的相干叠加给出。关键的观察是，在图中引入复杂的权重自然会导致量子干涉。新的观点立即导致许多有趣的结果，其中一些我们在这里。首先，我们确定了一个新的和实验上完全未探索的多光子干涉现象。其次，我们发现计算这样的实验结果是P-困难的，这意味着它是一个经典的棘手的问题，处理计算矩阵函数永久和其推广哈夫尼安。第三，我们解释了最近的不通过结果如何普遍适用于线性光量子实验，从而揭示了重要的见解，量子态的产生与当前的光子技术。第四，我们展示了如何用图形的方式描述量子协议，如纠缠交换。量子实验和图论之间的桥梁为广泛使用的技术提供了一个新的视角，并立即引发了许多后续问题。
2019-03-07 physics.optics quant-ph
Indistinguishability of photonic qubits emitted from trapped $^{40}$Ca$^+$ ions via pulsed excitation
Fachrichtung Physik, Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学物理系）；Zentrum für Quantentechnologien (QuTe), Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学量子技术中心）；Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)（卢森堡科学与技术研究所）
研究利用纳秒级激发脉冲从两个捕获的$^{40}$Ca$^+$离子产生的拉曼光子的不可区分性，揭示了自发散射回初始态对Hong-Ou-Mandel干涉的影响，并确定了平均回退次数作为与两个相同发射器光子干涉可见度相关的可测量单发射器量。
2026-05-28 quant-ph
Two-photon interference from independent cavity-coupled emitters on-a-chip
固态量子发射体和腔体之间的相互作用对于量子通信、线性光学量子计算、非线性光子学和光子量子模拟中的广泛应用是重要的。这些应用通常需要在单个芯片上组合具有相同发射波长的许多器件，以产生双光子干涉，这是实现有效光子-光子相互作用的主要机制。由于不均匀加宽和制造误差使发射器和腔体的谐振频率随机化，这种集成仍然极具挑战性。在这封信中，我们展示了来自同一芯片上的独立腔耦合发射器的双光子干涉，为这个长期存在的问题提供了一个潜在的解决方案。我们克服了由于制造误差不同的腔之间的光谱失配沉积和局部蒸发一薄层的冷凝氮。我们集成了光学加热器，将每个腔体内的各个点调谐到相同的谐振，精度优于3 μeV。结合这些调谐方法，我们证明了在同一芯片上间隔小于15 μm的两个器件之间的双光子干涉，选择后的可见度为33%。这些结果为在同一芯片上集成多个量子光源以开发量子光子器件铺平了道路。
2016-08-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Generalised quantum interference
Australian Research Council Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems（澳大利亚研究委员会工程量子系统卓越中心）；School of Mathematics and Physics, University of Queensland（昆士兰大学数学与物理学院）；Silux Technologies Co., Ltd.（希鲁克斯科技有限公司）；QICI Quantum Information and Computation Initiative, School of Computing and Data Science, The University of Hong Kong（香港大学计算与数据科学学院量子信息计算倡议）
通过可编程集成光子处理器，在可变分束器上干涉非平衡双光子态，实现量子干涉输出状态的连续调谐，破坏传统HOM干涉的对称性，产生禁止聚束通道。
2026-07-01 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
Multi-photon interference in the spectral domain by direct heralding of superposition states
多光子干涉是光子量子信息处理和量子模拟的核心，通常需要多个非经典光源，然后对其模式进行幺正变换。在这里，我们观察到由单个硅波导产生的四光子事件中的干涉，其中不同的模式是六个频率通道。不需要幺正变换，源的频率相关性被配置为使得光子在多个通道上以叠加态生成，并且可以看到干涉效应而无需进一步操纵。这表明联合光谱工程是一种用于控制复杂量子光子态的工具，而没有实现大型酉干涉仪的困难，这可能在多光子干涉的各种应用中具有实际益处。
2018-01-23 quant-ph
Multi-parameter estimation of the state of two interfering photonic qubits
本文提出基于偏振分辨双光子干涉的新型干涉测量技术，以最大灵敏度同时估计两个干涉光子量子比特偏振态的多个参数，并验证了其在有限采样下的实验可行性与精度。
2024-05-21 quant-ph
Tailoring photonic entanglement in high-dimensional Hilbert spaces
我们提出了一个实验，其中两个任意尺寸的光子系统可以纠缠。该方法是基于自发参量下转换与序列的d泵浦脉冲具有固定的相位关系，由锁模激光器产生。这导致在由连续激光脉冲给出的$d$离散发射时间的相干叠加中产生光子对。通过进行双光子干涉实验和观察干涉条纹的可见度作为尺寸d的函数而增加来显示纠缠。限制能见度的因素，如在一个训练中存在多对，进行了讨论。
2004-09-15 quant-ph
Modelling quantum photonics on a quantum computer
本文提出在量子计算机上构建光学器件的“量子副本”以替代传统方程建模，并以薄吸收膜量子干涉实验为例，在IBM超导量子比特上精确复现了完全吸收与完全透射现象，展示了该方法在复杂多光子光学建模中的潜力。
2021-11-30 quant-ph
