Gaussian breeding for encoding a qubit in propagating light
实际的量子计算需要对物理系统中的逻辑量子比特进行鲁棒编码，以保护脆弱的量子信息。目前，可扩展性的缺乏限制了大多数物理系统中的逻辑编码，因此传播光的高可扩展性可以成为实现实用量子计算机的游戏规则改变者。然而，传播光也有一个缺点：由于弱非线性而难以进行逻辑编码。在这里，我们提出了高斯育种编码任意Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特在传播光。光子探测器是量子传播光中应用最广泛的非线性元件，其核心思想是利用光子探测器高效、可迭代地产生量子叠加。这个公式使得用最少的资源系统地创建所需的量子位成为可能。我们的模拟表明，GKP量子比特高于容错阈值，包括“魔术状态”，可以产生高成功概率和高保真度超过0.99。这一结果填补了实用量子计算的重要空白。
2022-12-11 quant-ph
Commutation-relation-preserving ladder operators for propagating optical fields in nonuniform lossy media
我们最近开发了一个量子化的波动电动力学（QFED）形式主义来描述量子方面的局部热平衡的形成，并制定电磁场阶梯运营商，使他们不再表现出异常的共振结构。在这里，我们展示了QFED如何可以用来解决左和右传播场之间的桥梁QFED和量子光学输入输出关系通常用于描述选定的量子方面的谐振器。广义模型引入了描述干涉效应的态密度概念，这有助于将场和相关的量子算符明确地分离为左传播部分和右传播部分。除了提供对干涉的量子处理的见解，我们的研究结果还提供了部分限制传播场的异常对易关系的长期谜团的决定性解决方案。
2015-09-22 quant-ph
Quantum Gates for Propagating Microwave Photons
我们报告了一个通用的计划，实现传输型量子门传播微波光子，基于一系列的集总元件组件的传输线。通过选择三个等距的超导量子干涉器件（SQUID）作为单个传输线上的组件，我们在实验上实现了磁通量可调移相器，并证明了它在实验不确定度内产生了宽范围的相移和全传输。与先前演示的分束器一起，这些移相器可以用于实现任意单量子位门。此外，我们从理论上表明，超导量子比特取代SQUID，移相器可以强非线性，从而引入确定性的光子-光子相互作用。这些结果是对先前按需单光子源和探测器的重要补充，因此为基于传播光子的全微波量子计算机铺平了道路。
2017-03-07 quant-ph
Excess-noise suppression for a squeezed state propagating through random amplifying media via wave-front shaping
在通过随机放大介质传播后，压缩态通常表现出高于散粒噪声水平的过量噪声。由于大的噪声会显著降低信噪比，不利于精密测量。为了避免这个问题，我们提出了一个降噪方案，使用波前整形。结果表明，平均输出量子噪声可以有效地抑制，甚至超过散粒噪声的限制。放大强度的减小和输入压缩强度的增大都可以导致被抑制的平均量子噪声的减小。我们的研究结果不仅表明了随机放大介质输出量子噪声控制的可行性，而且在复杂环境下的量子信息处理，如量子成像、量子通信和量子密钥分发等方面具有潜在的应用前景。
2021-02-04 quant-ph
Propagating Quantum Walks: the origin of interference structures
我们分析了量子线上行走的解。首先，我们推导出完整的解决方案，任意酉变换，通过使用一种新的方法的基础上的四个“步行场”，我们表明确定的动态。导出解的特定方式允许长波长近似的严格推导。这种长波长近似很有用，因为它提供了一个近似的分析表达式，可以捕捉量子漫步的基础知识，并使我们能够深入了解该过程的物理过程。
2003-12-15 quant-ph
Quantum properties of light propagating in a Coherent Population Oscillation Storage Medium
研究了在$Λ-$型原子介质中利用超窄相干布居振荡（CPO）实现量子场的传输和存储。经典场的预测在室温下的亚稳蒸气中进行了实验检验。我们推导出了在大的经典泵浦光场存在下压缩谱的演化。我们证明了剩余布居数被抽运到激发态的自发发射会逐渐破坏量子场的量子噪声特性。因此，输出量子场趋于相干态，从而放弃了用CPO存储光的量子态的可能性。
2019-02-12 quant-ph
Proposal for a coherent quantum memory for propagating microwave photons
我们描述了一种用于传播微波光子的多模量子存储器，其将固态自旋系综共振耦合到频率可调谐的单模微波腔。我们首先表明，高效率的映射的量子态由一个自由光子传输到自旋系综是可能的强耦合和弱耦合之间的腔模和自旋系综。我们还表明，即使在弱耦合极限单位效率和忠实的检索可以通过时间反演非均匀退相自旋回波技术的基础上获得。这是可能的，只要包含自旋系综的腔和传输线是阻抗匹配的。最后，我们讨论了使用稀土掺杂晶体耦合到超导谐振器的实验实施的前景。
2013-01-09 quant-ph
Passive Synchronization of Nonlocal Franson Interferometry for Fiber-Based Quantum Networks Using Co-propagating Classical Clock Signals
National Time Service Center, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家授时中心）
本研究通过在光纤中同时传播经典时钟信号和量子纠缠光子对，实现了非局域量子干涉的高可见度和皮秒级被动同步，为光纤量子网络提供了实用的同步方案。
2026-02-25 quant-ph
Quantum dynamics of propagating photons with strong interactions: a generalized input-output formalism
已经快速发展了通过与量子发射体的受控耦合在一维中自由传播的光子之间产生强相互作用的系统。这提出了有趣的可能性，例如用光子或光的量子多体状态处理量子信息，但处理这样的系统通常在理论上仍然是一项艰巨的任务。在这里，我们描述了一种新的技术，其中的动力学和相关性的几个光子可以精确计算，基于知识的初始光子状态和解决方案的减少有效的量子发射器单独的动力学。我们表明，这种广义的“输入输出”的形式主义允许一个简单的数值实现，无论系统的细节，如发射器的位置，外部驱动，和水平结构。作为一个具体的例子，我们应用我们的技术来展示如何原子系统与无限范围的相互作用和电磁诱导透明的条件下，使相关的多光子状态的选择性传输。
2015-01-19 quant-ph
Propagating Wigner-Negative States Generated from the Steady-State Emission of a Superconducting Qubit
我们实验证明了从连续驱动的超导量子比特中稳态产生传播的Wigner负态。我们重建的Wigner函数的辐射发射到由其时间包络定义的传播模式，使用数字滤波。对于一个优化的时间滤波器，我们观察到一个大的维格纳对数负，超过0.08，与理论一致。理论预测和实验产生的状态之间的保真度高达99%，在微波频域达到最先进的实现。我们的结果提供了一种新的方法来产生和控制非经典状态，并可能使有前途的应用，如量子网络和量子计算的基础上波导量子电动力学。
2021-07-26 quant-ph
Quantum mutual information of an entangled state propagating through a fast-light medium
虽然人们普遍认为经典信息在真空中的传播速度不能超过光速，但量子关联和量子信息在有源泵浦快光介质中的传播行为尚未得到详细研究。为了研究这种行为，我们将半个纠缠态的光通过增益辅助的快光介质，并检测剩余的量子相关。我们发现，量子关联可以提前一小部分的相关时间，而纠缠被保存，即使在存在的相位不敏感增益增加的噪声。此外，虽然我们观察到的模式之间的量子互信息的峰值的提前，我们发现，由于增加的噪声的互信息的退化似乎阻止前沿的推进。相比之下，我们表明，在慢光系统中的互信息的前沿和后沿可以显着延迟。
2014-05-29 quant-ph
Quantum properties of counter-propagating two-photon states generated in a planar waveguide
一个非线性平面波导泵浦的光束垂直于其表面可以作为一个通用的光子对源。改变泵浦光脉宽、泵浦光横向宽度和泵浦光频率的角分解特性，包括信号光和闲频光的谱宽、信号光和闲频光的持续时间以及两个光场的纠缠度，都可以显著改变。利用测量的下转换光的谱宽和Hong-Ou-Mandel干涉仪中符合计数谷的宽度，可以确定纠缠熵。
2007-11-13 quant-ph
Robustness of quantum communication based on a decoherence-free subspace using a counter-propagating weak coherent light pulse
研究了有耗量子信道上基于无消相干子空间的偏振纠缠光子对的分布方案，提出了一种有效的方案，该方案不仅对集体相位噪声具有鲁棒性，而且对一般的集体噪声也具有鲁棒性.该方案利用两个光子建立无消相干子空间，在反向传播弱相干光脉冲的帮助下，成功概率与单光子的信道透射率成正比。该方案中的关键因素被认为是信道的互易性。所提出的方案与先前提出的方案共享其余性质，即，它可以通过线性光学元件来实现，并且它对于双方所使用的光路中的波动是鲁棒的。
2013-06-14 quant-ph
Counter-propagating entangled photons from a waveguide with periodic nonlinearity
建立了在非导引泵浦场作用下，周期非线性波导中自发参量下转换的条件。控制的周期性非线性和波导的物理特性允许的准相位匹配方程，描述反向传播的引导信号和空闲光束得到满足。在典型的实验条件下，我们比较了这种反向传播光束和同向传播光束的调谐曲线和光谱特性。我们发现反向传输的光束具有窄的带宽，可以产生具有离散频率纠缠的量子态。这种状态可能对量子光学实验和受益于频率纠缠的技术有用。
2002-01-31 quant-ph
Trapping a Free-propagating Single-photon into an Atomic Ensemble as a Quantum Stationary Light Pulse
有效的光子-光子相互作用是实现量子信息处理的关键因素之一。然而，由于光子的玻色子性质，相互作用通常必须通过原子介质介导，并且与效率密切相关的相互作用时间取决于原子-光子相互作用的性质。虽然电磁感应透明效应确实提供了光子量子存储的可能性，但它并没有增加相互作用时间，因为它将光子态完全映射到原子态。相反，稳态光脉冲（SLP）效应将光子态捕获在群速度为零的原子介质中，从而打开了增强相互作用时间的可能性。在这项工作中，我们报告的第一个实验演示捕获一个自由传播的单光子到冷原子系综通过量子SLP（QSLP）过程。我们的结论是，单光子态的量子特性保持良好的QSLP过程中。我们的工作为有效的光子-光子相互作用，奇异光子态和光子系统中的多体模拟铺平了道路。
2022-08-16 quant-ph
Relation between phase and dwell times for quantum tunneling of a relativistically propagating particle
研究了相对论传播粒子量子隧穿的相位时间与驻留时间之间的一般关系，并给出了量子隧穿相位时间与驻留时间之间的定量关系。在类比与先前获得的非相对论性的结果，它示出的群延迟可以描述的驻留时间和自干扰延迟。有关的相对论隧道现象学的教训。
2008-04-20 hep-th quant-ph
Entanglement of Propagating Optical Modes via a Mechanical Interface
量子信息处理（QIP）的许多应用需要在网络中（在远距离节点内和远距离节点之间）分布量子态。光学量子态特别适合于此目的，因为它们以超低衰减传播并且对无处不在的热噪声有弹性。然后，机械系统被设想为光子和各种固态QIP平台之间的通用接口。在这里，我们展示了实现这一愿景的关键一步，并通过将两个传播光学模式耦合到同一个低温机械系统来产生纠缠。纠缠在室温下持续存在，在那里我们验证了二分态的不可分离性，并通过零差层析充分表征其对数负性。我们检测，没有任何校正，相关性对应于对数负$E_\mathrm{N}=0.35$。结合机械系统和已经可用或正在开发的固态量子比特处理器之间的量子接口，这为机械系统通过光纤网络实现长距离量子信息联网铺平了道路。
2019-11-19 quant-ph
Catch and release of propagating bosonic field with non-Markovian giant atom
本文提出利用非马尔可夫巨原子通过多耦合点与环境相互作用，借助场束缚态实现对传播光子/声子的按需捕获与释放，并通过散射系数计算和数值验证了该机制。
2023-12-14 quant-ph
Robustness of bipartite Gaussian entangled beams propagating in lossy channels
微妙的量子特性为光通信提供了令人兴奋的新前景。量子纠缠使得密钥的安全交换和通过隐形传态来分发量子信息成为可能。纠缠的明亮光束吸引了越来越多的兴趣，这样的任务，因为它们使就业的完善的经典通信技术。然而，量子资源是脆弱的，并且通过与环境的相互作用而经历退相干。通信信道中不可避免的损耗会导致有用的量子特性的完全破坏--所谓的“纠缠猝死”。我们调查的精确条件下，这种现象发生的最简单的情况下，两个光束，并演示了如何产生的状态是强大的损失。我们的研究为量子纠缠的有趣特性以及如何驯服它们以用于未来的应用提供了新的线索。
2010-09-22 quant-ph
Faithful conversion of propagating quantum information to mechanical motion
我们将编码为0和1光子叠加的传播量子比特转换为微米大小的机械谐振器的运动。利用量子态层析术，我们确定了传播光子和机械谐振器的密度矩阵。通过比较转换前后的一组足够的状态，我们确定平均过程保真度为$F_{\textrm{avg}} = 0.83\substack{+0.03-0.06}$，它超过了任意量子比特状态转换的经典界限。这种转换能力对于在新兴的量子通信和模块化量子计算架构中使用机械谐振器是必要的。
2017-03-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Frequency-tunable microwave quantum light source based on superconducting quantum circuits
本文提出基于超导量子电路的频率可调微波量子光源，可产生传播单光子、时间仓编码量子比特及qudit，频率原位调谐达200 MHz，并通过时间仓编码保持光子量子比特保真度，为分布式量子计算提供实用光源方案。
2023-04-12 quant-ph
Propagating Quantum Microwaves: Towards Applications in Communication and Sensing
本文综述了传播量子微波在通信与传感领域的最新进展、技术挑战及未来方向，旨在激发从量子密钥分发到暗物质探测的新研究，并吸引学术界与工业界的广泛关注。
2022-05-23 quant-ph
Dual-path state reconstruction scheme for propagating quantum microwaves and detector noise tomography
量子态重建涉及通常由理想化模型描述但在实验中不完全详细地知道的测量设备。对于弱传播的微波，检测过程需要线性放大器，其用随机噪声掩盖信号。在这里，我们介绍了一个理论，但允许使用这些设备来测量传播的量子微波的交叉相关的基础上从一个双路径放大设置的所有正交时刻。同时，检测器噪声特性被确定，从而允许断层扫描。我们证明了我们的新概念的可行性，通过与经典的弱相干微波混合物的原理验证实验。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of time-frequency entangled photon pairs propagating in separate waveguides in circuit QED setup
时频纠缠光子是各种量子技术领域中大量应用的重要资源。因此，产生纠缠光子的有效和可调的设置是现代量子技术所必需的。在这项工作中，我们提出了一个通用的腔QED设置设计的按需产生的时间-频率纠缠光子对，每个光子在一个单独的波导中传播。我们概述了这种设置在微波超导电路QED架构的潜在化身。我们推导并数值求解了一组控制系统量子态演化的运动方程，使我们能够研究光子发射动力学。利用发射光子对联合谱振幅的Schmidt分解，计算了系统的纠缠熵，分析了纠缠熵与系统参数的关系。我们概述了所提出的多光子时频纠缠态产生方案的潜在扩展。
2022-11-16 quant-ph
Error correction with orbital angular momentum of multiple photons propagating in a turbulent atmosphere
光子的轨道角动量是一个非常有趣的量子信息存储和传输系统，但它会受到大气湍流的影响而迅速退化。如果我们想要保护光子，了解影响光子的噪声过程是至关重要的。本文利用Roux的无穷小传播方程导出了离散的林德布拉德方程，并数值研究了最相关的林德布拉德算子的形式。我们发现主导的Lindblad算子是那些将角动量移动一个单位的算子。我们探索可能的计划，以保护量子信息跨越多个光子级联的标准量子纠错码与错误检测码的轨道角动量。
2017-07-14 quant-ph
Quantum filtering for a two-level atom driven by two counter-propagating photons
本文的目的是提出在连续测量下，两个连续模反向传播光子驱动的二能级原子的量子滤波器。讨论了两种多测量方案，1）零差检测加光电检测，2）两个零差检测。这两种情况下的过滤方程推导明确。作为演示，在两个零差探测测量下，分别用指数上升脉冲和高斯脉冲两种输入光子激发了一个二能级原子。模拟结果揭示了原子-光子耦合与最大原子激发下的光子脉冲形状之间的标度关系。
2019-03-13 math.OC quant-ph
Propagating Gottesman-Kitaev-Preskill states encoded in an optical oscillator
本研究首次在电信波长的传播光中实现了GKP态，并在无损耗校正下完成零差测量，展现了其在室温下的非经典性及与光纤和5G技术的高度兼容性，为大规模量子计算和互连提供了新途径。
2023-09-05 quant-ph
Tunable quantum gate between a superconducting atom and a propagating microwave photon
我们提出了一个在超导原子和传播的微波光子之间的双量子比特量子逻辑门。原子量子比特在其最低的两个级别上编码，光子量子比特在其载波频率上编码。门操作在光子反射时确定性地完成，并且通过驱动场的{ \it in situ}控制来实现各种双量子位门（SWAP、$\sqrt{\rm SWAP}$和Identity）。所提出的门适用于超导原子网络的构建，这使得非相邻原子之间的门操作成为可能。
2016-10-07 cond-mat.supr-con quant-ph
Multiphoton localization and propagating quantum gap solitons in a frequency gap medium
利用Bethe散射技术研究了掺杂杂质共振原子的各向同性频隙介质的多粒子谱。该光谱显示包含成对的量子相关“能隙激发”及其重束缚复合体（“能隙孤立子”），使得量子信息能够在经典禁能隙内传播。此外，当这种带隙孤子被钉扎到杂质原子上时，辐射和介质极化将发生多粒子局域化。
1997-06-26 cond-mat quant-ph
Quantum Gouy phase singularities in a propagating biphoton state
Graduate School of Engineering, Kochi University of Technology（高知工业大学研究生院）
该研究揭示量子古伊相位会在纠缠光子对的纵向传播空间产生非局域相位奇点，明确其拓扑荷、位置及符号的决定因素，确立传播距离为纠缠光子对拓扑结构的坐标空间。
2026-08-11 quant-ph
Coupling of single quantum emitters to plasmons propagating on mechanically etched wires
我们证明了一个单一的氮空位中心在纳米金刚石的机械蚀刻银纳米线传播等离子体激元模式的耦合。通过原子力显微镜悬臂的尖端在单晶银纳米片上进行机械蚀刻，以产生具有预先设计长度的线。我们发现，单等离子体激元传播可以在这些线，从而使这些结构的量子信息处理的平台。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum teleportation of propagating quantum microwaves
已经提出并成功实现了量子微波的纠缠，从而为实现量子通信信道建立了一个有前途的平台。然而，在微波波段利用光子进行量子隐形传态的实现仍然是空白。与此同时，该领域的最新进展表明，这种关键协议在当前技术下是可行的，这将为推动微波量子通信领域的发展铺平道路。在这里，我们讨论了一种可能的实现微波量子隐形传态在一个现实的情况下的损失的可行性。此外，我们提出了如何实现量子中继器在微波制度，而不使用光电探测，实现长距离纠缠分布的关键先决条件。
2016-01-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Finite-time quantum entanglement in propagating squeezed microwaves
双模压缩是量子纠缠的一个有趣的例子，表现在两个子系统之间不相容的观测量的互相关中。同时，这些子系统本身在它们的自相关中可能不包含量子签名。这些特性使得双模压缩态成为量子通信中的理想资源。在这里，我们产生的传播微波TMS态的光束分裂器分布的单模压缩从不同的约瑟夫森参量放大器沿两个输出路径。实验研究了连续变量传输TMS微波态中量子互相关的基本退相过程，并给出了精确的理论模型。通过这种方式，我们获得了对有限时间纠缠极限的洞察，并预测了远程态制备和量子隐形传态等基准量子通信协议的高量子效率。
2017-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum nondemolition detection of a propagating microwave photon
非破坏性地检测单个行进光子的存在的能力一直是光学中的长期目标，其应用于量子信息和测量。实现这样的探测器是复杂的，因为光子-光子相互作用通常非常弱。在微波频率下，最近已经证明了波导中非常强的有效光子-光子相互作用。在这里，我们展示了如何使用这种类型的相互作用来实现一个单一的传播微波光子的量子非破坏测量。我们提出的方案使用了一个链的固态3级系统（transmons），级联通过循环器，抑制光子后向散射。我们的理论分析表明，微波光子探测与保真度约90%，可以实现与现有的技术。
2013-12-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of the strong coupling between quantum emitters and propagating surface plasmons
在这里，我们提出了在二维金属表面中观察到的量子发射体和传播的表面等离子体之间的强耦合现象的理论基础。为此，我们开发了一个从头算量子框架，该框架考虑了发射体和表面等离子体之间的相干耦合，并结合了耗散和退相的存在。对于一个单一的发射器和一个无序的合奏发射器，我们的形式主义是能够揭示的关键物理机制，解释报道的现象，并确定优化强耦合的物理参数。
2013-04-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Displacement of propagating squeezed microwave states
光的传播量子态的位移是量子通信的基本操作。它使宏观量子相干性的基础研究成为可能，并在连续变量的量子隐形传态协议中发挥着重要作用。在我们的实验中，我们已经成功地实现了这种操作的压缩微波态的传播。我们证明，即使在强位移振幅下，重构量子态的压缩能级也没有退化。此外，我们证实了位移压缩态产生的路径纠缠在很宽的位移功率范围内保持不变。
2016-01-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Number of propagating modes of a diffusive periodic waveguide in the semiclassical limit
研究了无限长周期台球链中传播Bloch模的个数N_B。这个量的渐近半经典行为取决于晶胞的相空间动力学，在具有非零弹道轨迹测量的系统中随波数k线性增长，在扩散系统中类似于~ sqrt（k）。本文用数值方法计算了具有强扩散动力学的余弦形波导的N_B。对扩散系统的半经典预言进行了验证，得到了较好的精度，并指出了这一结果与能级参量变化的普遍性之间的联系。
2011-02-02 quant-ph
Introduction to gravitational redshift of quantum photons propagating in curved spacetime
本文研究弯曲时空中真实量子光子的引力红移，证明有限带宽光子可形成多模混合的幺正变换，并探讨其在量子通信、计量传感和基础物理检验中的应用。
2023-05-18 gr-qc quant-ph
Parity Detection of Propagating Microwave Fields
量子系统中存在的元激发数的奇偶性提供了对其物理性质的重要见解。奇偶性测量例如用于断层摄影重建量子态或确定是否发生了激发的衰减，该信息可用于计算或通信协议中的量子纠错。在这里，我们展示了一个多功能的奇偶校验检测器的传播微波，它区分辐射场包含一个偶数或奇数n的光子，无论是在一个单一的拍摄测量和不扰动的奇偶校验的检测领域。我们展示了应用程序的检测器的直接魏格纳层析成像的传播微波和预示着一代薛定谔猫态。这种奇偶校验检测方案适用于宽频率范围，并且可以证明例如对于预示或容错量子通信协议是有用的。
2019-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dual-Path Methods for Propagating Quantum Microwaves
本文研究了双光路方法在量子微波传输中的量子态层析、纠缠探测和信道噪声重构等方面的应用。所提出的方案利用以下关键元件：传播通道，分束器，线性放大器，和现场正交检测器。值得注意的是，我们的方法是容忍无处不在的噪声添加到信号的相位不敏感的微波放大器。此外，我们用数值例子和实验数据分析了我们的技术，并将它们与Eichler $et$ $al$（2011 Phys. Rev. Lett. 106 220503; 2011 Phys. Rev. Lett. 107 113601），基于一个单一的路径。我们的方法提供了关键的工具箱组件，可能铺平道路，量子微波隐形传态和通信协议。
2014-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient excitation of a two level atom by a single photon in a propagating mode
原子与光子之间的态映射以及光子与光子之间的相互作用在可扩展的量子信息处理中起着重要的作用。研究了自由空间中二能级原子与量子化\textit{propagating}脉冲的相互作用，研究了在任意时刻发现处于激发态的原子的概率$P_e(t)$ $t$ .这种概率预计取决于（i）脉冲场的量子态和（ii）脉冲和原子自发发射的偶极模式之间的重叠。我们发现，第二种效果是由一个单一的参数$Λ\in[0,8π/3]$，通过加权偶极子模式与数值孔径。然后通过求解含时的Heisenberg-Langevin方程得到$P_e(t)$。我们提供了详细的解决方案，单光子Fock态和相干态和各种时间形状的脉冲。
2011-06-06 quant-ph
Quantum nonlocality based on finite-speed causal influences leads to superluminal signaling
利用类空分离测量对贝尔不等式的实验破坏排除了通过以亚光速传播的因果影响来解释量子相关性。然而，只要v足够大，任何这样的实验违背原则上都可以通过基于以有限速度v>c传播的隐藏影响的模型来解释。在这里，我们表明，对于任何有限的速度v，c<v<无穷大，这样的模型预测的相关性，可以利用超光速通信。这种超光速通信不需要接触任何隐藏的物理量，而只需要在我们今天描述的量子实验水平上操纵测量设备。因此，假设不可能使用非定域关联进行超光速通信，我们排除了量子关联的任何可能的解释，即以任何有限速度传播的影响。我们的结果揭示了一个新的方面的复杂关系多体量子非局域性和不可能的信号。
2013-06-05 quant-ph
Towards phonon routing: Controlling propagating acoustic waves in the quantum regime
我们探索路由的传播声子与以前的光子实验类比。微波区的表面声波被超导transmon量子比特散射。可以使用外部磁场或Autler-Townes效应将transmon调谐成与入射SAW场谐振或不谐振，并且因此可以及时控制SAW场的反射和透射。我们观察到低功率连续信号传输中80%的消光和路由器的40 ns上升时间。SAW在固体表面上的缓慢传播速度允许对传播声子进行飞行操纵。路由100 ns短脉冲的能力实现了新的功能，例如在两个量子位之间捕获声学声子，然后在受控方向释放它。
2019-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon Statistics of Propagating Thermal Microwaves
在超导量子线路实验中，表征传播微波场的光子统计是一项基本任务。我们量化的平均光子数$0.05\,{\lesssim}\,n\,{\lesssim}\,1.5$的黑体辐射器发射的热微波光子的$n^{2}\,{+}\,n$光子数方差。我们使用相关测量或耦合到微波谐振器的transmon量子位来探测场。我们的实验提供了一个精确的定量表征弱微波状态和约瑟夫森参量放大器发出的噪声的信息。
2017-03-11 quant-ph
Primary thermometry of propagating microwaves in the quantum regime
控制和测量传播微波模式的温度降到非常低的温度的能力对于量子信息处理是必不可少的，并且可能为在纳米尺度上也在量子范围内的热传输的研究打开机会。在这里，我们提出并实验证明主要的测温传播微波使用transmon型超导电路。我们的设备连续工作，灵敏度低至$4\times 10^{-4}$光子/ $\sqrt{\mbox{Hz}}$，带宽为40 MHz。我们测量的热占领的高度衰减的同轴电缆的模式在0.001至0.4热光子的范围内，对应的温度范围从35 mK到210 mK在5 GHz左右的频率。为了以可控的方式提高辐射温度，我们要么注入校准的宽带数字噪声，要么加热器件及其环境。这种测温方案可以在低温微波装置的基准测试和表征、混合量子系统的温度测量和量子热力学中找到应用。
2020-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Counter-propagating photon pair generation in a nonlinear waveguide
非线性块状晶体中的反向传播参量转换过程已被证明具有独特的特性，可用于有效的窄带频率转换。在量子光学中，利用波导中的反向传播参数下转换过程（PDC）产生光子对，其中信号光子和空闲光子在相反方向上传播，提供了独特的与材料无关的工程能力。然而，实现反向传播PDC需要具有极短极化周期的准相位匹配（QPM）。本文报道了在自制的周期性极化锂离子光波导中产生反向传播的单光子对，极化周期与产生的波长在同一数量级上。双光子态的单光子桥接GHz和THz带宽，具有可分离的联合时间光谱行为。此外，他们允许直接观察的时间包络预示着单光子与最先进的光子计数器。
2020-01-28 quant-ph
Deterministic entanglement between a propagating photon and a singlet--triplet qubit in an optically active quantum dot molecule
双电子带电自组装量子点分子具有避免退相干的单重态-三重态量子比特子空间和有效的自旋-光子界面。我们证明了发射事件后，发射的光子和自旋量子比特之间的量子纠缠。我们测量了与完全纠缠态的重叠为$69.5\pm2.7\,\%$，超过了证明系统密度矩阵不可分性所需的$50\,\%$阈值。光子量子比特被编码在两个光子状态中，其能量差大于现有探测器的定时分辨率。我们设计了一种新的外差检测方法，使这样的光子颜色量子比特沿布洛赫球上的任何方向的投影测量。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-Fidelity Quantum Entanglement Distribution in Metropolitan Fiber Networks with Co-propagating Classical Traffic
Deutsche Telekom AG（德国电信）
在市内光纤网络中利用共传播经典交通实现高保真的量子纠缠分发，验证了混合量子-经典网络的可行性。
2025-07-25 quant-ph
Subtraction and Addition of Propagating Photons by Two-Level Emitters
本文提出利用被动二能级发射体的集体光-物质相互作用，在传播光场中高效实现单光子减除与逐个添加，从而以超过96.7%的总成功概率构建任意大Fock态，显著优于线性光学预告方案。
2024-09-05 physics.optics quant-ph
Computed tomography of propagating microwave photons
本文提出利用超导测辐射热计结合双场干涉实现无放大的传播微波光子Wigner函数断层成像，并借鉴CT原理，通过压缩感知和神经网络将投影次数降至三次，为超导量子网络中的实时量子错误诊断与纠正提供新方法。
2025-07-02 physics.ins-det quant-ph
Excitation of two atoms by a propagating single photon pulse
利用含时Heisenberg-Langevin方法，研究了自由空间中两个二能级原子与量子化电磁场传播模的相互作用。对于单光子脉冲，我们考虑了脉冲的空间和时间分布对原子激发的影响。特别是，我们找到了理想的脉冲形状，使之在双原子系统的任何所需状态下都能精确地进行一次激发。此外，我们还分析了Fock态脉冲和相干态脉冲在原子动力学方面的差异。
2014-11-13 quant-ph
Spin Wave Diffraction Control and Read-out with a Quantum Memory for Light
本文提出了一种控制和读出衍射自旋波到传播光场的方案。衍射是通过正弦变化的光的位移和理想的一对一的映射光实现使用梯度回波量子存储器。我们还表明，衍射自旋波的空间顺序的动态控制可以实现具有高的时间带宽产品的时间模式的量子脉冲序列发生器。完整的数值解表明，共同传播和counterpropagating光移的几何形状可以使用，使建议适用于热和冷原子蒸气以及固态系统的两个层次的原子。
2015-01-06 quant-ph
Free-Space Quantum Electrodynamics with a single Rydberg superatom
单光子与单个二能级系统的相互作用是量子电动力学的教科书范例。到目前为止，在这个系统中实现强耦合需要将光场限制在谐振器或波导内。在这里，我们证明了一个单一的里德伯超原子，由成千上万的原子行为作为一个单一的两级系统，由于里德伯封锁，和传播光脉冲只包含几个光子之间的强相干耦合。强烈的光-物质耦合与直接进入出射场相结合，使我们能够首次观察到单光子水平上相互作用对驱动场的影响。我们发现，我们所有的结果是在定量协议的预测一个单一的两能级系统的强耦合到一个单一的量子化传播光模式。所展示的耦合强度为光子和原子量子比特的接口以及光的传播非经典态的制备开辟了道路，这是未来量子网络的两个关键组成部分。
2017-11-07 quant-ph
Quantum Teleportation from a Propagating Photon to a Solid-State Spin Qubit
在用于传输量子信息的传播光子与用于存储和操纵的静止量子比特之间实现量子接口长期以来一直是量子信息科学中的突出目标。实现这种不同量子比特之间接口的方法是量子隐形传态，它不仅作为一种通用的量子态转移方法，而且作为一种量子计算原语，已经引起了相当大的兴趣。在这里，我们实验演示了利用量子隐形传态将光子量子比特携带的量子信息传输到量子点自旋量子比特。在我们的实验中，利用中性量子点的选择性共振激发产生了一个处于双色叠加态的单光子--光子量子比特。我们利用局域电场和磁场控制，实现了来自不同量子点的单光子的前所未有的不可逆性。为了传送一个光子量子比特，我们在距离第一个量子点5米远的第二个量子点中产生一个纠缠的自旋光子态，并在Hong-Ou-Mandel装置中干涉来自两个量子点的光子。在干涉仪的输出重合检测预示着成功的隐形传态，我们通过测量所产生的自旋状态后，其相干时间延长的光学自旋回波脉冲序列验证。光子和半导体自旋量子比特的成功相互转换的演示构成了实现基于半导体纳米结构的片上量子网络的重要一步。
2013-07-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
