Time-spectral control of accidental coincidences in daylight entanglement-based free-space QKD
Agency for Defense Development（国防发展局）
针对日光下基于纠缠的自由空间QKD中背景光引起的意外符合问题，提出接收器级框架，通过控制带宽和时间窗口降低误码率，并在10米屋顶实验中验证，平均筛选密钥率2811 cps，QBER 4.43%。
2026-09-11 quant-ph
Coincidence-based spectral engineering for spectral matching in cascaded downconversion
Université de Moncton（蒙克顿大学）；Quantum Bridge Technologies Inc.（量子桥技术有限公司）
本研究提出基于符合计数的光谱工程，通过调整泵浦光子光谱实现级联下转换的光谱匹配，经实验验证可提升转换概率，为优化级联下转换提供实用工具。
2026-09-07 quant-ph
Ultrabright Sagnac-type source of non-degenerate polarization-entangled photon pairs using only off-the-shelf optical components
我们研制了一种Sagnac型的超亮、非简并、偏振纠缠光子对源，该源同时具有高度稳定性和紧凑性。我们使用$20~\text{mm}$长PPLN体晶体，在连续泵浦$532~\text{nm}$波长时，通过0型自发参量下转换（SPDC）过程产生$785~\text{nm}$信号和$1651~\text{nm}$闲频波长的偏振纠缠光子对。在设置中使用的所有光学组件都是现成的组件，容易在商业上获得;因此，不需要定制设计或昂贵的多波长偏振光学器件。同时，由于我们的Sagnac型设计的几何形状，无需任何额外的主动稳定即可实现长期相位稳定。我们还报道了文献中最高亮度的非简并偏振纠缠光子对。即使在很低的$0.034~\text{mW}$泵浦功率下，我们也检测到$(6.96\pm 0.03)\times10^{4}$纠缠对/秒/mW的符合率（在三个偏振基测量上取平均值：H/V，D/A和R/L基）。对于$0.4~\text{nm}$的信号线宽度，源的亮度被计算为$(6.17\pm 0.04)\times10^{6}$纠缠对/秒/mW。从原始符合计数（没有任何背景符合校正），纠缠态的保真度测量为$(96.72\pm 0.01)\%$与$(94.68\pm 0.20)\%$的并发。Bell-CHSH不等式违反报告为$S=2.71\pm 0.06$。
2022-12-05 quant-ph
Generation of 1.5-um band time-bin entanglement using spontaneous fiber four-wave mixing and planar lightwave circuit interferometers
本文报道了1.5 μ m波段时间仓纠缠的产生。我们在色散位移光纤中利用自发四波混频过程，有效地产生了带宽很窄的关联光子对。为了观察双光子干涉，我们使用基于平面光波电路的干涉仪，其在没有反馈控制的情况下稳定地操作。其结果是，我们得到了符合条纹与99%的vibration减去意外的符合，并成功地分布纠缠光子超过20公里的标准单模光纤没有任何恶化的量子相关。
2005-08-29 quant-ph
Structure-Based Super-Resolution Recovery of Three-Photon Quantum States from Two-Fold Coincidences
过去十年，量子信息领域发展迅速。基于KLM和团簇态概念的光量子计算已经在实验上实现了更大更复杂的光子数复杂系统。量子光学系统提供了长的相干时间和容易操纵的单个量子比特，使我们能够探测光本身及其周围物理系统的量子特性。最近，一个依赖于粒子玻色子性质的量子计算的线性方案已经被提出，并在实验上用光子实现。有效地测量由多个光子组成的量子态的叠加的能力对于表征这样的系统是必不可少的。事实上，整个量子信息领域完全依赖于从测量中恢复量子态的能力。然而，量子态的表征需要许多测量，并且通常需要复杂的测量方案;例如，表征量子位需要测量。在这里，我们利用光的物理上感兴趣的量子态所固有的结构，以降低恢复量子态的复杂性。特别是，我们设计了一种方法，使三光子量子态的恢复，只有在一个单一的设置两次相关测量。采用两倍而不是三倍符合的能力提供了在少得多的测量和相当高的SNR中的量子态的恢复，因为双光子事件的检测比三光子事件的检测更可能。本文提出的概念为量子态层析成像中基于结构的超分辨的进一步研究提供了思路，如在单个装置中以未知基恢复一个量子态，以及在没有数分辨探测器的情况下恢复多个光子的状态。
2014-11-09 quant-ph
Single-photon device requirements for operating linear optics quantum computing outside the post-selection basis
光子学是实现量子信息处理的有前途的架构，因为构建逻辑门所需的双光子相互作用或非线性可以通过使用辅助光子的干涉和检测来有效地实现。虽然单光子源和探测器是实现这类系统的关键，但现实系统所需性能的明确准则尚未确定。我们提出了我们的详细的数值模拟的几个量子光学电路，包括源和检测器都表示在多维Fockspaces，这允许获得实验现实的性能界限为这些设备。此外，本文还研究了基于开关参量下转换的单光子源，该光源在原理上可以达到要求的性能。模拟了实现光子开关层次的三种方法，并得到了它们的预期性能。我们的研究结果定义了符合基础之外实现线性光学量子计算第一级所需的光学器件的标准。
2010-12-08 quant-ph
Coherence analysis of local randomness and nonlocal correlation through polarization-basis projections of entangled photon pairs
本文通过偏振基投影对纠缠光子对的局域随机性和非局域关联进行相干性分析，揭示相位信息在量子特性中的确定性作用。
2024-09-28 quant-ph
Optimal implementation of two-qubit linear optical quantum filters
在计算基础上，我们设计了最佳的干涉方案来实现两个量子比特的线性光量子滤波器。滤波是通过在多端口线性光学干涉仪中对量子比特进行编码的两个光子的干涉来实现的，然后调节滤波器的每个输出端口中存在的单个光子。因此，滤波器在符合基础上操作，类似于许多线性光学酉量子门。用线性光学器件实现滤波器可能需要额外的开销，因为滤波的总体成功概率降低，最佳滤波器是使总体成功概率最大化的滤波器。我们详细讨论了对称实滤波器的情况下，我们的分析也扩展到非对称和复杂的过滤器。
2021-02-26 quant-ph
Linear optical Fredkin gate based on partial-SWAP gate
我们提出了一个线性光量子Fredkin门的方案，该方案基于最近实验证明的线性光部分SWAP门和受控Z门的组合。设计了工作在符合基下的预示门和简化后选门。所建议的装置具有简单的结构，并且仅需要稳定单个马赫-曾德尔干涉仪。后选择的Fredkin门的原理验证实验演示似乎是可行的，并在当前技术的范围内。
2008-09-18 quant-ph
Unconditional Security of Time-energy Entanglement Quantum Key Distribution using Dual-basis Interferometry
高维量子密钥分发（HDQKD）提供了高安全密钥速率和高光子信息效率的可能性。我们考虑了基于自发参量下转换产生的时间-能量纠缠的HDQKD，并证明了它对集体攻击是安全的。它的安全性取决于可见性数据-从弗兰森和共轭弗兰森干涉仪-探测光子对频率相关性和到达时间相关性。从这些测量上界可以建立窃听者的Holevo信息通过翻译的高斯态安全分析连续变量量子密钥分发，使它适用于我们的协议。我们表明，可见性数据从刚才的弗兰森干涉仪提供了一个较弱的，但仍然有用的，安全的密钥速率下限。为了处理多对发射，我们将诱饵状态的方法纳入我们的协议。结果表明，在光纤传输距离超过200 km时，时间能量纠缠HDQKD的安全密钥速率可达700 bit/s，在密钥生成阶段，光子信息效率为2个安全密钥比特/光子符合，接收机系统效率为15%。
2014-01-23 quant-ph
Experimental demonstration of teleportation-based programmable quantum gate
我们实验证明了一个可编程的量子门，它可以在一个由两个量子位程序寄存器的量子态完全指定的任意基上对数据量子位进行符号翻转操作。我们的线性光学实现的灵感来自于基于传送的量子计算方案，并依赖于多光子干涉和符合检测。我们通过对几个不同程序的数据量子位进行全量子过程层析成像，证实了门的可编程性及其高保真性能。
2009-05-25 quant-ph
Locally distinguishing a maximally entangled basis using shared entanglement
本文研究以部分纠缠态为资源的LOCC最大纠缠基区分问题，证明最优成功概率等于资源态的完全纠缠分数，并给出不完备基的上下界。
2024-10-09 quant-ph
Estimation of qubit states in a factorizing basis
量子力学2态系统（量子比特）的最佳估计-具有N个相同的准备量子比特可用-通过在纠缠基中同时测量所有量子比特来获得。我们报告的实验估计的量子位使用一系列的N个测量在个别量子位的测量基础是改变在估计过程中的条件上的结果以前的测量（自学习估计）。这种自适应算法的性能进行比较与其他算法使用测量的因式分解的基础上。
2001-10-10 quant-ph
Linear optics quantum Toffoli and Fredkin gates
我们设计了线性光学多量子位量子逻辑门。我们假设量子位以两种模式（例如空间或偏振）传统编码到单个光子的状态上。我们建议的计划，允许直接概率实现的基本Toffoli和Fredkin门，而不诉诸于一系列的单和两个量子比特门。这产生了更紧凑的方案，并潜在地减少了辅助光子的数量。拟议的设置涉及被动线性光学，辅助单光子源或最大纠缠光子对，和单光子探测器。特别是，我们提出了一种干涉实现的Toffoli门的重合的基础上，这不需要任何辅助光子，是实验上可行的与当前的技术。
2006-02-27 quant-ph
Optimizing scheme of probabilistic remote preparation state
提出了一种新的利用非最大纠缠态作为共享资源的广义远程态制备协议。与以往方案不同的是，测量基的参数不仅依赖于制备状态，还依赖于量子信道的状态。本协议的优点在于，通过构造一组合适的相互正交的测量基，提高了成功概率。值得注意的是，成功的概率是由爱丽丝的测量决定的。如果爱丽丝的测量是适当的，远程准备可以成功地实现以最大的概率。
2013-08-08 quant-ph
Arbitrary entanglement of three qubits via linear optics
本文提出一种仅需三个独立粒子输入和符合型后选择的线性光学方案，可生成三量子比特任意态，且成功概率均等、不受粒子统计影响，验证了粒子不可分辨性作为纠缠资源的实用性。
2022-02-04 quant-ph
High-rate qutrit entanglement swapping with photon-number-basis
Keio University（庆应义塾大学）；National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（信息通信研究机构）
本文提出一种针对三能级量子态的纠缠交换协议，结合光子数编码和额外模式基，提升纠缠生成效率，尤其在光子生成概率有限时表现更优。
2025-07-10 quant-ph
Lossy SU(1,1) interferometers in the single-photon-pair regime
量子技术的成功与将其用于现实世界应用的可能性密切相关。为此，我们研究了量子SU（1，1）干涉仪在单光子对制度和存在损失的情况下的传感能力，这种情况与极端光敏材料的实际测量高度相关。我们表明，重合测量可以利用部分减轻干涉仪内的损失的影响。最后，我们发现，量子SU（1，1）干涉仪是能够超越经典SU（2）系统时，类似的现实世界的条件下考虑。
2022-11-15 quant-ph
State Discrimination with Post-Measurement Information
我们引入了一个新的状态判别问题，在这个问题中，我们得到了关于测量后的状态的附加信息，或者更一般地说，在量子存储器界限适用之后。特别是，以下特殊情况在有界存储模型中的量子密码协议中起着重要作用：给定一个字符串x，从一组相互无偏的基中选择一个未知基进行编码，你可以执行任何测量，但最多存储q个量子比特的量子信息。之后，您将了解使用了哪个基础。在给定初始测量结果、q个量子比特和额外的基础信息的情况下，你能计算出x的函数f（x）吗？我们首先展示了任何平衡函数和任何数量的相互无偏基的成功概率的下限，击败了简单猜测基的天真策略。然后，我们证明了对于两个基，任何布尔函数f（x）都可以完美地计算，如果你只允许存储一个量子比特，与可能的输入串x的数量无关。然而，我们展示了如何构造三个基，这样你就需要存储所有的量子位才能完美地计算f（x）。然后，我们调查有多大的优势，额外的基础信息可以给一个布尔函数。为此，我们证明了最佳界限的成功概率的AND和XOR函数最多三个相互无偏基地。我们的结果表明，成功概率的差距可以是最大的：没有基信息，你永远不会比猜测基做得更好，但有了这些信息，你可以完美地计算f（x）。我们还展示了一个例子，其中额外的信息并没有提供任何优势。
2006-09-05 quant-ph
A controlled-NOT gate for frequency-bin qubits
强光子-光子相互作用的实现对光子学提出了持久的挑战，特别是在量子计算中，其中双光子门形成了可扩展的量子信息处理（QIP）的重要组件。虽然线性光学方案已经在空间偏振编码中启用了概率纠缠门，但许多其他有用的自由度的解决方案仍然缺失。特别是，没有用于频率编码的重要平台的双光子门已经被实验证明，这在很大程度上是由于相互作用光子的失配波长所带来的额外挑战。在这篇文章中，我们设计并实现了第一个纠缠门的频率仓量子比特，一个符合基受控非（CNOT），使用逐行脉冲整形和电光调制。我们通过一种基于贝叶斯机器学习的新参数推断方法提取了$0.91 \pm 0.01$的量子门保真度，该方法仅在双光子计算基础上从测量中实现精确的门重建。我们的CNOT赋予了由另一个光子的频率控制的单光子频移-这本身就是一种重要的能力-并且应该使光纤兼容QIP的新方向成为可能。
2018-09-13 quant-ph
No free lunch: the tradeoff between heralding rate and efficiency in microresonator-based heralded single photon sources
最近，在集成微谐振器中使用自发四波混频已经证明了预示单光子的产生。虽然从这些系统中产生的光子对的符合测量的结果显示出它们在预示应用中的实用性，但这种测量并没有揭示谐振器内光子损失的所有影响。这些影响，其中包括一个显着的退化的预示效率，强烈地依赖于环模式的耦合损耗模式和信道模式的相对强度。我们表明，临界耦合的共同选择并没有优化成功预示光子的速率，并推导出这样做所需的耦合条件，以及所需的条件，以最大限度地提高符合计数率。优化这些速率对预报效率有相当大的负面影响。
2016-02-17 physics.optics quant-ph
Symmetric functions of qubits in an unknown basis
考虑对应于比特串x的n个量子比特计算基态，其具有应用于每个量子比特的未知局部幺正，并且其量子比特已经通过未知置换重新排序。我们表明，给定这样一个状态的汉明重量|x|在最多n/2，它是可能的重建|x|与成功概率1 - |x| /（n- |x| +1），从而计算任何对称函数的x。我们给出明确的算法计算是否|x|至少是t的一些t，并计算奇偶校验的x，并表明，这些基本上是最优的。这些结果可以看作是交换测试比较量子态的推广。
2009-06-18 quant-ph
Scaling of success probabilities for linear optics gates
利用[S. Scheel和N. Lütkenhaus，New J. Phys. \textbf{6}，51（2004）]我们表明，对于最低可能的辅助光子数，在（$N+1$）维信号状态上成功实现（单发）广义非线性符号移位门的概率按$1/N^2$标度。我们将自己限制在没有条件前馈的单发门。我们得到我们的结果，通过使用Vandermonde型行列式的多项式的基础上，这是密切相关的著名的雅可比多项式。
2005-08-03 quant-ph
Complete frequency-bin Bell basis synthesizer
我们报告的实验生成的所有四个频率仓贝尔状态在一个单一的多功能设置通过连续泵浦的自发参量下转换与单和双谱线。我们的方案利用强度调制来控制泵的配置，并提供交钥匙生成任何所需的贝尔状态，只使用现成的电信设备。我们采用贝叶斯推断重建所产生的贝尔态的密度矩阵，发现所有情况下的正确率$\geq$ 97%。此外，我们证明了频率仓贝尔状态的共模和差模的时间延迟穿越的光子，包括状态$\unicode{x2013}$呈现的潜力，无论是增强分辨率或非本地感测，使我们的完整的贝尔基础合成器的敏感性。
2022-05-12 quant-ph
Emergence of metastable pointer states basis in non-Markovian quantum dynamics
我们研究了两个量子比特之间的经典和量子关联的动力学。每个量子位由一对嵌入硅衬底中的磷杂质实现。影响这些类型的量子位的主要退相干机制是由磷杂质与硅晶格的声学振动的耦合提供的。我们发现，依赖于衬底的温度和初始状态，可以发现三种不同的动力学。这些特征在于在经典和量子关联的突变的数量。我们还表明，相关性不会消失。此外，在经典关联达到一个恒定值之前，它们可能会经历与亚稳态指针态基的出现相关的连续突变。然后，当建立优选基时，经典相关性达到恒定值。
2014-09-30 quant-ph
Representation-split Carleman lattice Boltzmann with near-unit step success probability on quantum computers
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Fondazione Istituto Italiano di TecnologiaCenter for Life Nano-Neuroscience at La Sapienza（意大利技术研究院基金会拉萨皮恩扎生命纳米神经科学中心）
本研究提出量子计算机上的表示拆分Carleman格子玻尔兹曼方法，将D2Q9格子单步成功概率提至0.98，多步开销为多项式，解决了原有方法多步概率指数衰减问题。
2026-10-16 physics.comp-ph quant-ph
