Tripartite entanglement in parametric down-conversion with spatially-structured pump
大多数多体纠缠的研究都关注电磁场的时间模式,而忽略了它的空间结构。我们提出了一个简单的模型,它允许产生三重纠缠的空间模式之间的参量下转换与两个平行倾斜的平面波作为一个泵。这种纠缠的特性进行了研究。我们还讨论了我们的方案的推广到2N+1-particles纠缠使用2N平面倾斜泵波。另一个有趣的特点是纠缠局域化的可能性,只有两个空间模式。
2010-02-09 quant-ph
Asymmetric frequency conversion in nonlinear systems driven by a biharmonic pump
研究了双谐波泵浦参量驱动非线性色散器件中非对称频率转换的新机制。当在双音泵浦中组合的第一和第二谐波之间的相对相位被适当地调谐时,可以发生向上或向下的非互易频率转换。只要正确设置泵浦功率在谐波上的分布,转换过程的完全方向性和效率是可能的。虽然这种非对称转换效果是通用的,我们描述了它的实际实现的模型系统组成的电流偏置,连续分流约瑟夫森结(RSJ)。这里,由静态电流偏置内部产生的多谐波约瑟夫森振荡提供泵浦驱动。
2014-12-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Versatile engineering of multimode squeezed states by optimizing the pump spectral profile in spontaneous parametric down-conversion
本文研究了频率梳的自发参量下转换(SPDC)引起的量子关联,导出了一种理论方法来寻找具有任意光谱轮廓的泵浦光对应的输出态。在将其应用于光谱啁啾泵浦的相关例子之后,我们运行优化算法来数值地找到最大化一些目标函数的泵浦轮廓。这些包括独立压缩模式的数量和定义在许多连续变量量子信息协议中使用的团簇状态的无效因子的方差。为了评估泵浦整形在实际实验中的优势,我们考虑了脉冲整形器的物理限制。
2018-02-23 quant-ph
Hot-spots and gain enhancement in a doubly pumped parametric down-conversion process
实验研究了非线性体晶体中两种非共线泵浦模式下的参量下转换过程。实验表明,出现明亮的热点模式共享的两个泵,在类比最近观察到的现象,在二维非线性光子晶体。通过利用两个非凡的泵浦模式之间的空间走离,我们已经能够重新创建一个特殊的共振条件,由局部增强的参数增益,这对应于从三模式到四模式耦合的过渡报告。从量子的角度来看,这为在简单的非线性光源中产生多模纠缠态开辟了道路,例如三分态或四分态。
2020-07-24 quant-ph
Towards correcting atmospheric beam wander via pump beam control in a down conversion process
由自发参量下转换(SPDC)过程产生的相关光子对可以用于长距离的安全量子通信,包括通过湍流大气链路的自由空间传输。我们实验研究了利用泵浦和输出光子空间模式之间的固有强相关性来减轻大气光束漂移的负靶向效应的可能性。我们的方法是基于一个演示观察偏转的光束上的空间分辨阵列的单光子雪崩二极管(SPAD阵列)。
2016-06-13 quant-ph
Interferometric Bell-state preparation using femtosecond-pulse-pumped Spontaneous Parametric Down-Conversion
本文对利用飞秒脉冲泵浦的自发参量下转换技术制备最大纠缠双光子偏振态(Bell态)进行了理论和实验研究。首先,我们展示了如何在飞秒脉冲泵浦的II型SPDC的固有的可重复性可以通过使用干涉技术,而无需光谱和振幅后选择。然后,我们分析了最近推出的贝尔态准备计划使用I型SPDC。理论上,这两种方法提供了相同的结果,然而,I型SPDC提供了实验上优越的方法制备贝尔态飞秒脉冲泵浦SPDC。这种高度纠缠光子对的脉冲源在量子通信、量子密码学、量子隐形传态等方面是有用的。
2001-03-30 quant-ph
Conversion efficiency in the process of co-polarized spontaneous four-wave mixing
研究了单模光纤中共偏振自发四波混频的过程,着重分析了其转换效率。我们考虑单色泵和脉冲泵制度,以及简并泵和非简并泵配置。我们提出了转换效率的解析表达式,给出了在双重积分。在脉冲泵的情况下,我们采取这些表达式的封闭的解析形式的帮助下,某些近似。我们目前的数值模拟结果,并比较它们从我们的解析表达式获得的值,作为几个关键的实验参数的函数的转换效率。
2013-09-11 physics.optics quant-ph
Upconversion of optical signals with multi-longitudinal-mode pump lasers
多纵模激光器被认为是光频转换的理想泵浦源。然而,我们提出了一个半经典模型的频率转换的光信号与多模泵浦激光器,这表明瞬时泵浦功率的波动限制了转换效率。在实验中,我们使用多纵模激光器在周期性极化的锂酸盐波导中对1550 nm的光信号进行上转换,观察到最大转换效率为70%,与我们的理论模型非常一致。与单模泵浦相比,多模泵浦不是一种获得稳定的近单位效率频率转换的合适技术。然而,这里得到的结果可以找到应用在表征的光谱或时间结构的多纵模激光器。
2012-04-28 physics.optics quant-ph
Beyond the parametric approximation: pump depletion, entanglement and squeezing in macroscopic down-conversion
本研究突破参数近似局限,结合多种理论与数值方法研究宏观下转换中泵浦模式的动力学特性,推导相关特征产生时间尺度并提出纠缠见证方案,分析模式光子数统计规律。
2024-08-20 quant-ph
A compact frequency-stabilized pump laser for wavelength conversion in long-distance quantum communication
我们展示了一个紧凑的频率稳定的激光器在1064 nm使用多普勒自由饱和吸收光谱的分子碘。实现的激光频率稳定度和线宽分别为5.7 × 10-12(对应于1.6 kHz的激光频率的不确定性)和400 kHz。所开发的稳频激光器可用作泵浦激光器,用于从可见光到电信(反之亦然)的波长转换,以在基于光纤的量子通信中的远程节点处连接利用钻石中的氮空位中心的量子存储器。
2018-07-10 physics.optics quant-ph
An optical frequency shifter based on continuous-wave pump fields
本文提出一种基于充氢空芯光纤和连续波泵浦场的保偏光学移频器,实验实现千分之几的转换效率,并分析了损耗机制及提升至接近一的路径。
2025-06-06 quant-ph
Efficient Raman Frequency Conversion by Feedbacks of Pump and Stokes Fields
我们实验证明了有效的拉曼转换到各自的斯托克斯和反斯托克斯领域在脉冲和连续模式与Rb-87原子蒸气室。转换效率对于斯托克斯场为40-50%,对于反斯托克斯场为20-30%。该转换过程是利用拉曼泵浦和频率转换场(斯托克斯或反斯托克斯)两者的反馈来实现的。该实验装置简单,易于应用于其它拉曼介质产生频差较大的光源。它们在非线性光学、原子物理学、量子光学和精密测量等方面有着广泛的应用。
2012-10-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
The influence of pump coherence on the generation of position-momentum entanglement in down-conversion
两个共轭变量之间的强关联是量子纠缠的标志,在现代物理学的发展中起着关键作用。纠缠光子已经成为量子信息和基础的标准工具。一个令人印象深刻的例子是光子对的位置-动量纠缠,通过共同出生区和动量守恒所暗示的相关性来解释。然而,这些论点完全忽视了生成机制背后驱动力的"量子性",即相干性的重要性。我们从理论和实验上研究了非线性下转换泵浦的相干性对相关性的影响。在极端的情况下-一个真正的非相干泵-只有位置相关存在。通过增加泵的相干性,动量的相关性出现,直到它们的强度足以产生纠缠。我们的结果对纠缠的产生有一定的指导意义,并可用于调节量子信息应用中的纠缠。
2018-12-22 quant-ph
Spontaneous parametric down-conversion pumped by spatiotemporal structured light
Universidade de São Paulo(圣保罗大学)
研究通过时空结构泵浦光场控制自发参量下转换中的光谱关联,提出Gouy相位匹配方法,可在标准周期极化晶体中产生光谱非关联和高维光谱纠缠光子对。
2026-06-23 physics.optics quant-ph
Violation of local realism with spatially multimode parametric down-conversion pumped by spatially incoherent light
本研究通过非相干光源泵浦的多模SPDC生成纠缠光子,实现了超过2的CHSH不等式违反,表明相干泵浦并非必需,为量子技术提供新可能。
2025-11-14 physics.optics quant-ph
Intensity of parametric fluorescence pumped by ultrashort pulses
研究了超短紫外光脉冲在低转换和高转换下的参量下转换强度。在第一个制度,我们开发了一个简单的解析表达式的荧光的光子通量。使用三维随机维格纳方法的数值模拟提供的结果在后者政权。我们发现,微扰近似的光子通量作为信号的波长和观察角度的函数,定量地描述了甚至非微扰制度。对于短泵浦脉冲,荧光强度在泵浦和下转换的群速度相等的频率处最高。对于较长的泵浦脉冲,该要求逐渐放宽。此外,对于小泵浦光束,强度强烈依赖于相互作用场之间的空间发散度。
2008-04-21 quant-ph
Transverse coherence of photon pairs generated in spontaneous parametric down-conversion
利用iCCD相机对自发参量下转换产生的下转换光束的相干特性进行了详细的研究。实验结果进行了比较,从一个理论模型开发的高斯横向轮廓的脉冲泵浦。结果允许使用泵浦场和晶体参数来定制信号光子和闲频光子的相关区域的形状。作为一个例子,实验研究了由双峰泵浦场谱引起的关联区分裂。
2010-03-05 quant-ph
Engineering multipartite entangled states in doubly pumped parametric down-conversion processes
研究了在两个非共线光模驱动下,$χ^{(2) } $介质中光参量下转换产生的量子态。分析表明,出现多部,即3或4部,纠缠态的一个子集的时空模式的过程中产生的。这些出现在背景荧光的亮点,提供了一个有趣的类比最近观察到的现象,在二维非线性光子晶体。我们研究了两个现实的设置:i)周期性极化钽酸锂平板中的非临界相位匹配,其特征在于热点之间的3模纠缠态。ii)在β-硼酸钡晶体中的I型设置,其中可以利用两个泵之间的空间走离来过渡到四方纠缠态。在这两种情况下,我们表明,可以通过调制两个泵浦波的相对强度来控制状态的属性,使该设备成为量子态工程的通用工具。
2020-11-19 quant-ph
Long-time dynamics of spontaneous parametric down-conversion and quantum limitations of conversion efficiency
我们分析了从初始次谐波真空到简并参量下转换(自发下转换)的长时间量子动力学。海森堡运动方程的标准线性化在这种情况下失败,因为它是基于不稳定的经典解的展开,忽略了泵浦损耗。引入平均场近似,我们发现泵浦和次谐波模之间的能量交换由非谐摆方程控制。从这个方程可以确定最大转化率的最佳相互作用时间或晶体长度。采用位移和压缩数态的动态优化基,对双模Schr“odinger方程进行了数值积分,验证了平均场近似预测的特征时间.与半经典和平均场预测相反,发现泵浦模式的量子涨落导致参量下转换效率的实质性限制。
1998-09-30 quant-ph
Bloch-Messiah decomposition and Magnus expansion for parametric down-conversion with monochromatic pump
讨论了单色泵浦下第一类参量下转换产生的宽带压缩光的布洛赫-弥赛亚分解。利用这个过程的精确解,我们计算了压缩参数和相应的压缩本征模。接下来,我们考虑这个过程的量子力学演化算符的Magnus展开,并得到它的前三个近似阶。使用这些近似的解决方案,我们评估相应的近似布洛赫弥赛亚分解。我们的结果使我们能够得出这样的结论,一阶近似的马格努斯展开是足够的压缩值低于12.5分贝的宽带压缩光的描述。对于更高程度的压缩,我们显示快速收敛的马格努斯级数提供了一个很好的近似的精确解已经在三阶。我们提出了一个定量的标准,这种超高增益制度的参数下转换时,高阶项的马格努斯展开,在文献中称为运营商订购的影响,成为必要的。
2018-06-25 quant-ph
Transfer of temporal coherence in parametric down-conversion
结果表明,在参量下转换中,时间部分相干泵浦光场的相干特性完全转移到了下转换纠缠双光子场。在假设下转换的信号-空闲光子的频率带宽远大于泵浦的频率带宽的情况下,我们推导出了无限快和时间平均探测方案下下转换场的时间相干函数。我们表明,在每一个计划的相干函数分解成两个单独的相干函数,其中一个携带的泵场的整个统计信息。在泵浦是高斯谢尔模型场的情况下,我们推导出相干函数的显式表达式。最后,我们证明了时间-能量纠缠的两量子比特态的并发性受泵浦场的时间相干程度的限制。这项研究对于理解泵浦场的相关性如何表现为两粒子纠缠以及利用能量-时间纠缠进行长距离量子通信协议具有重要意义。
2017-07-20 quant-ph
Background-free quantum frequency conversion of single photons from a semiconductor quantum dot
我们展示了从外延生长的InAs量子点的单光子的无背景量子频率转换。\approx 980 nm处的单光子与1550 nm附近的泵浦激光器在双极化的锂酸盐(PPLN)波导内组合,产生\approx 600 nm处的单光子。泵浦和信号波长之间的大的红色失谐确保了几乎无背景的转换,避免了诸如PPLN晶体中的反斯托克斯拉曼散射泵浦光子的上转换的过程。在转换之前和之后对单光子流进行二阶相关测量,确认在频率转换过程中光子统计的保留。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Raman effects in Quantum Frequency Conversion using Bragg Scattering
本文提出量子力学模型分析光纤Bragg散射频率转换中的Raman效应,发现泵浦与量子场频差小于30 THz时自发Raman噪声严重,并提出交叉偏振泵浦和冷却光纤的缓解方法。
2024-06-05 quant-ph
Polarization Entanglement from Parametric Down-Conversion with a LED Pump
自发参量下转换(SPDC)是产生纠缠的可靠平台。然而,相干激光束是泵浦非线性晶体的必要先决条件。在这里,我们打破这个障碍,产生偏振纠缠光子对使用商业发光二极管(LED)源作为泵浦光。这种效应是违反直觉的,因为LED光源具有极低的空间相干性,其在下转换过程期间转移到双光子波函数。然而,II型相位匹配条件自然地过滤了LED光的特定频率和波长以专门参与SPDC,使得可以生成局部偏振贝尔态,而不管整个横向平面上的全局不相干性。在实验中,我们在违反贝尔不等式的标准框架下,对LED光诱导偏振纠缠度进行了表征。我们已经达到了Bell值$S=2.33\pm 0.097$,明显超过了经典的束缚$S=2$,从而见证了量子纠缠。我们的工作可以扩展到利用其他自然光源,如太阳光和生物光制备偏振纠缠,这为太空的无电量子通信带来了希望。
2022-11-08 physics.optics quant-ph
Electrically pumped ultra-efficient quantum frequency conversion on thin film lithium niobate chip
本研究在薄膜铌酸锂平台上实现首个连接通信与可见波段的电泵浦混合集成量子频率转换芯片,以极低泵浦功率实现较高片上量子效率,助力量子网络与芯片级量子光学系统发展。
2025-09-04 physics.optics quant-ph
Simultaneous near-field and far field spatial quantum correlations in spontaneous parametric down-conversion
我们研究了高增益区多模自发参量下转换中可以观察到的量子涨落的空间相关性。一个随机模型已经解决了数值获得定量的结果超出了固定的平面波泵浦近似。考虑了泵浦光的脉冲形状和系统的其他特性,如空间走离和衍射。它们对空间量子相关的平面波泵浦理论预测的影响进行了研究,无论是近场和远场测量,在I型和II型相位匹配配置。
2003-06-17 quant-ph
Intrinsic upper bound on two-qubit polarization entanglement predetermined by pump polarization correlations in parametric down-conversion
我们研究了在参量下转换(PDC)的背景下,一个粒子的相关性如何转移到表现为两个粒子的相关性,在这个过程中,一个泵浦光子被湮灭,产生两个纠缠光子。我们的工作在偏振自由度,并表明,对于任何两个量子比特的产生过程,既保迹和熵不减,产生的两个量子比特状态$ρ$的并发$C(ρ)$遵循一个固有的上限与$C(ρ)\leq (1+P)/2$,其中$P$是泵浦光子的偏振度。我们还发现,对于限制为只有两个非零对角元素的双量子比特态,使得双量子比特态的有效维数与泵浦偏振态的维数相同,同时发生的上界是偏振度本身,即$C(ρ)\leq P$ .我们的工作表明,两粒子关联的最大表现形式纠缠是由一个粒子的相关性。在这项工作中开发的形式主义可以扩展到包括多粒子系统,因此可以对推导多粒子纠缠的上界,没有普遍接受的措施存在的重要影响。
2016-04-21 quant-ph
Quantum Pump Depletion and Multicomponent Schrödinger-Cat-Like States in Doubly Pumped Intraresonance Kerr Microresonators
Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences(俄罗斯科学院斯捷克洛夫数学研究所)
本文通过量子化泵浦模式研究双泵浦Kerr微谐振器中的泵浦耗尽和非高斯态生成,揭示了多模动力学产生的Wigner负性和多分量薛定谔猫态。
2026-06-18 quant-ph
Klyshko's Advanced-Wave Picture in Stimulated Parametric Down-Conversion with a Spatially Structured Pump Beam
先进波的图片是“.一个直观的治疗双光子相关的概念的帮助下,一个有效的领域作用于两个探测器之一,并形成了参数转换的先进波发射的第二个探测器.“[A. V. Belinskii和D. N. Klyshko,JETP 78,259(1994)]。Belinskii和Klyshko的这句话很好地描述了先进波图像的概念;这是一个直观的工具,用于设计和预测基于符合的双光子实验的结果。到目前为止,先进的波图片已被认为主要是一个理想的平面波泵浦光束的情况下,仅用于设计目的。在这里,我们研究了先进的波图像的结构泵浦光和背景下的受激发射激发的辅助输入激光束。这表明,受激参量下转换作为一个有用的实验工具,用于测试与先进波图片设计的实验装置。我们目前的实验结果表明,先进的波图片和测试与受激发射的实验设计的策略。
2018-08-12 physics.optics quant-ph
Photon pair generation via down-conversion in III-V semiconductor microrings: modal dispersion and quasi-phase matching
本文研究III-V族半导体微环谐振器利用准相位匹配和模态色散实现高效自发参量下转换,给出双光子波函数解析表达式并表征压缩态,证明简单微环结构即可实现高转换效率,有望实现非高斯态的确定性生成。
2025-02-10 quant-ph
High-sensitivity quantum sensing with pump-enhanced spontaneous parametric down-conversion
近年来,量子传感概念的发展利用了基于由自发参量下转换(SPDC)产生的相关光子对的非线性干涉仪。使用远离频率简并的SPDC允许在用于最强样品相互作用的中红外光子和用于低噪声检测的相关近红外光子之间进行“分工”。然而,由SPDC提供的少量光子和由此产生的较差的信噪比是阻碍新颖感测概念的广泛适用性的限制因素。在这里,我们展示了一个非线性干涉仪泵浦增强SPDC的基础上,大大提高了发射率,但保持宽带,自发发射。为了验证这一概念,我们展示了具有近红外检测的高分辨率中红外光谱,展示了提高的准确性。虽然中红外光子的数量比经典光谱仪小大约五个数量级,但量子光谱仪的灵敏度变得相当,这标志着迈向现实世界应用的重要一步。
2022-08-16 physics.optics quant-ph
Photon number projective measurement in Schrödinger cat quantum state preparation procedure after parametric down-conversion interaction
Russian Quantum Center(俄罗斯量子中心);Moscow Institute of Physics and Technology(莫斯科物理技术学院)
本文提出一种基于参数下转换的薛定谔猫态制备方法,通过泵浦耗尽和投影测量提高生成概率,改进了之前的工作。
2026-03-25 quant-ph
Phase effects in coherently-stimulated down-conversion with a quantized pump field
我们研究了累积相位对三模态光子统计的影响,三模态的演化由三线性哈密顿量$\hat{H}_{I}=i\hbarκ\big(\hat{a}\hat{b}\hat{c}^{\dagger}-\hat{a}^{\dagger}\hat{b}^{\dagger}c\big)$描述,其中泵浦被量子化(并在相干态中制备),信号和闲频模式最初被播种相干态。我们提供了一个简单的回顾非简并相干受激参量下转换产生的双模压缩相干态,其中的非线性晶体是由一个强的经典场驱动。所得到的双模状态的统计数据已被证明在很大程度上取决于累积相位$Φ=θ_{s}+θ_{i}-2ϕ$,其中$θ_{s\left(i\right)}$是信号(空闲)相干状态相位,而$2ϕ$是经典泵浦相位。利用微扰理论,我们分析表明,短时间内如何光子统计和纠缠特性的所得状态严格依赖于这个相位组合。我们还提出了相关数量的数值结果,以显示三种模式的演变,并提供了一个定性的分析,长期有效的稳定状态。
2019-10-26 quant-ph
Dependence of the photon statistics of down-converted field-modes on the photon statistics of pump field-mode
利用零时延二阶关联函数研究光子统计特性,研究了参量下转换(PDC)过程产生的场模光子统计特性对泵浦场模光子统计特性的依赖关系。我们推导了多模和单模PDC过程下转换场模的零时延二阶关联函数的一般表达式。我们进一步研究了弱下转换极限下的这些表达式。我们证明了对于一个双光子双模PDC过程,其中一个泵浦光子分裂成两个光子,形成两个独立的场模,各个下转换场模的零时延二阶关联函数等于泵浦场模的两倍。此外,对于$n$ -光子$n$ -模式下转换过程,其中泵浦光子分裂成$n$光子,成为$n$单独的场模式,各个下转换场模式的零时延二阶相关函数等于泵浦场模式的零时延二阶相关函数的$2^{(n-1)}$倍。然而,与多模PDC过程相反,对于单模PDC过程,其中泵浦光子分裂成两个或更多个光子进入单模,下转换场模的零时延二阶关联函数在弱下转换极限中不与泵浦的二阶关联函数成比例。然而,我们发现它与泵浦场模式中的平均光子数成反比。
2020-06-19 quant-ph
Tunable frequency conversion in doped photonic crystal fiber pumped near degeneracy
本研究提出一种锗掺杂纤芯的光子晶体光纤,通过布拉格散射四波混频实现920nm附近纳米级频移(最高79.4%内转换效率),可互连不同InAs量子点,还能级联生成远电信波长频率梳,并实现弱经典信号到电信C波段的可调谐频率转换。
2024-07-12 physics.optics quant-ph
Quantum frequency conversion and strong coupling of photonic modes using four-wave mixing in integrated microresonators
单光子级量子频率转换最近已被证明使用氮化硅微谐振器。由这种系统提供的共振增强使得能够在亚瓦泵浦功率下在宽频率范围内高效地转换光的量子态。使用量子力学的哈密顿形式主义,我们提出了一个详细的理论分析,在这些系统中的转换动力学,并表明,他们能够转换单光子和多光子量子态。导出了转换效率、光谱转换概率密度和泵浦功率的解析公式,与以前的理论和实验结果符合得很好。我们表明,只有适度的改进,以最先进的,效率超过95%是可以实现的,使用小于100毫瓦的泵浦功率。在产生最大转换效率的临界驱动强度下,光谱转换概率密度显示出平顶峰,表明对单光子输入的光谱不敏感的范围。两种替代的理论方法来研究的转换动力学:一个修饰模式的方法,产生一个更好的直观的图片的转换过程中,和时间的动态研究的参与模式的谐振器中,它揭示了一个制度的拉比一样的相干振荡的单光子之间的两个不同的频率模式。这种振荡机制是由相干泵介导的不同频率模式的强耦合引起的。
2016-06-05 physics.optics quant-ph
Frequency and temporal entanglement of biphoton states in spontaneous parametric down conversion with a short-pulse pump
描述了光谱和时间符合以及单粒子光子波包,求出了它们的宽度和持续时间,用符合谱宽与单粒子谱宽之比R表征纠缠度。在频率表示中,该参数被发现作为泵浦脉冲持续时间的函数。这个函数被证明有一个最小值,甚至在最小值,在相当自然的条件下,参数R被发现是非常高的(R=73>>1)。施密特数K被发现为短和长泵浦脉冲和内插为任意脉冲持续时间。R和K的所有函数依赖性被发现是相同的,它们之间的数值差异不超过20%。详细研究了双光子态的双时间时间波函数,发现在短抽运脉冲和长抽运脉冲的情况下,双光子态的双时间波函数有相当大的差别。在长脉冲的情况下,时间参数R被定义为单粒子和符合信号的持续时间的比率,并且以这种方式定义的参数R被示出为非常接近施密特数K。
2008-07-12 quant-ph
Enhancing the purity of single photons in parametric down-conversion through simultaneous pump-beam and crystal-domain engineering
针对SPDC光子对的空间相关性限制单光子纯度的问题,本文提出同步工程化泵浦光束与晶体畴结构,无需空间滤波即可实现高达99%的单光子态纯度。
2023-08-17 quant-ph
Optimal photon-pair single mode coupling in narrow-band spontaneous parametric down-conversion with arbitrary pump profile
提出了对单模耦合自发参量下转换源性能的理论研究,它只需要很少的实际假设:窄带宽和准简并共线产生。其他假设,如泵浦光束的空间和时间包络,目标单模轮廓和尺寸,以及非线性极化率分布,只考虑在计算的最后一步,从而使理论的通用性和灵活性。性能指标包括绝对收集亮度、对收集效率和预示比。这些值的优化是通过只依赖于无量纲参数的函数来研究的,允许从结果中推导出整个设计选择范围(例如晶体长度、泵浦功率)的最佳实验配置。一个特定的应用的理论验证了实验优化条件下获得兼容的假设。与其他作品的比较,并建议在其最一般性的理论数值实施。
2011-08-30 physics.optics quant-ph
Semi-classical modelling of second-order spontaneous down-conversion measured over 10 decades of pump intensity in a type II phase-matched KTP crystal
本文通过覆盖10个数量级泵浦强度的SPDC实验,揭示通量从线性到指数增长的两种机制,并提出结合真空量子涨落与经典传播的半经典模型,在高强度下优于传统量子模型。
2025-02-07 quant-ph
Improved quantum correlations in second harmonic generation with a squeezed pump
研究了压缩泵浦对单程二次谐波产生光的量子特性和转换效率的影响。使用随机积分的双模运动方程的正P表示,我们发现,更大的违反连续变量的谐波纠缠准则可用于较小的有效相互作用强度比相干泵。这种量子特性的增强也适用于用来证明爱因斯坦-波多尔斯基-罗森悖论的调和版本的里德-德拉蒙德不等式的违反。我们发现,转换效率基本不变,除了非常低的泵浦强度和高水平的压缩。
2013-02-11 quant-ph
Boosting entanglement generation in down-conversion with incoherent illumination
由自发参量下转换产生的纠缠光子对于我们目前对量子力学的理解和量子信息的进展具有极其重要的意义。在这个过程中,下转换光子的量子相关性由照射非线性晶体的泵浦光束的光学性质决定。广泛地说,泵浦光束已经被建模为相干光束或由众所周知的高斯-谢尔模型,这导致了自然的结论,即高度的光学相干性是产生高度纠缠态所必需的。在这里,我们表明,当一类新的部分相干高斯泵浦光束被认为是,一个独特的类型的量子态可以产生的纠缠量与泵浦光束的相干度成反比增加。这导致了高度非相干但高度纠缠的多光子态,这对光子量子信息科学应该有有趣的结果。
2020-06-25 physics.optics quant-ph
Experimental generation of polarization entanglement from spontaneous parametric down-conversion pumped by spatiotemporally highly incoherent light
本文实验研究时空高度非相干LED泵浦对SPDC偏振纠缠的影响,测得双量子比特态并发度0.531、纯度0.647,与理论一致,并指出STHI泵浦在波长覆盖和抗散射量子通信方面具有应用价值。
2023-02-15 physics.optics quant-ph
Photon pumping in a weakly-driven quantum cavity-spin system
研究了由周期性自旋1/2耦合到绝热极限外的量子腔模组成的拓扑模型中的光子泵浦效应。在强驱动绝热极限下,预期光子的量化频率转换作为霍尔电流的时间模拟。我们数值建立了一个新的光子泵浦现象在实验上可访问的非绝热驱动制度的参数空间的一个广泛的区域。光子频率转换效率表现出强烈的波动和高效率,可以达到80%的量子化值的相称的频率组合。我们链接的泵送性能的离域相应的Floquet状态,显示多重分形行为的本地化和离域部门之间的杂交的结果。最后,我们证明了在强驱动和超弱驱动的情况下,在频率转换过程中,初始态的量子相干性性质都保持不变。
2021-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon bunching in parametric down-conversion with continuous wave excitation
首次直接测量了单光子连续泵浦下自发参量下转换光源输出端的光子聚束(g2关联函数)。这一结果与相同相干长度的热场的统计结果一致,表明了利用紧凑型连续泵浦光源研究光子统计的可行性。基于纠缠的量子密码学的影响进行了讨论。
2009-06-08 quant-ph
Quantum state transfer in frequency down-conversion via nondegenerate optical parametric amplifier
利用非简并光参量放大器,从理论上研究了高频泵浦态到低频信号态的量子态转移。无噪声状态转移的特征在于频率转换效率和噪声系数。结果表明,只要光参量放大器工作在远低于阈值,同时注入功率密度约为泵浦光功率密度10倍的闲频场,就可以很好地保持量子态。讨论了噪声系数和转换效率与闲频振幅、分析频率和腔体附加损耗的关系。
2011-02-23 quant-ph
Generation of entangled photons via parametric down-conversion in semiconductor lasers and integrated quantum photonic systems
提出并设计了一种高亮度、超紧凑的电泵浦GaAs基激光光源,利用腔内模式匹配参量下转换产生纠缠光子。为了描述高色散和耗散波导中的非线性混合,我们发展了一个非微扰量子理论的波导模式的参数下转换,考虑到模式色散,组和相位失配,传播,耗散和耦合到噪声水库的影响。我们将我们的理论扩展到量子化泵浦场的制度与一个新的方法的基础上的状态矢量的传播方程,解决了非微扰边值问题的参数衰减的量子化单光子泵浦模式,可以推广到包括耗散和噪声的影响。我们的形式主义是适用于各种各样的三波混频传播问题。它为解释实验结果和预测单片量子光子系统的性能提供了方便的解析表达式。
2021-11-21 quant-ph
Characterization of the multimode nature of single-photon sources based on spontaneous parametric down conversion
该研究针对自发参量下转换预示单光子源,建立了基于精确Bogoliubov处理的多模描述及微扰有效方法,解析估计成功概率与纯度,并揭示短泵浦下单模描述准确、长泵浦或连续泵浦下需多模描述,为量子信息协议设计提供指导。
2024-09-02 quant-ph
Complete conversion between one and two photons in nonlinear waveguides with tailored dispersion
高效率的光子对产生是许多光量子技术长期追求的目标,相干光子转换过程是实现这一目标的有希望的候选者。从理论上证明了如何通过对宽带量子混频的频率色散进行剪裁来控制非线性光波导中窄带泵浦光子和宽带光子对之间的相干转换。我们发现,完全确定性的转换,以及泵浦光子复苏可以在有限的传播距离实现。我们还发现,高转换效率可以实现鲁棒性在长的传播距离。这些结果表明,色散工程是一种很有前途的方式来调整和优化相干光子转换过程。
2021-10-06 physics.optics quant-ph
Generalized Hermite-Gauss decomposition of the two-photon state produced by spontaneous parametric down-conversion
在泵浦光为任意阶的厄米-高斯光束的情况下,给出了厄米-高斯模式中自发参量下转换产生的双光子态的一般分解.我们表明,空间相关性依赖于明确的泵浦光的顺序,以及其他实验参数。我们使用分解来演示一些有趣的情况。我们的结果适用于工程的双光子空间纠缠,特别是对非高斯态。
2012-08-21 quant-ph
Nonlinear Compton scattering in a quantized pump field
Princeton University(普林斯顿大学)
本研究建立了单模量子场驱动的非线性康普顿散射全量子理论,分析了有限福克态泵浦的光谱特性,给出弱损耗区域的近似形式,并揭示压缩相干光的压缩角对高能发射的调控作用。
2026-08-07 hep-ph quant-ph
Photon Conversion and Interaction on Chip
量子信号之间在单光子水平上的转换和相互作用是可扩展的量子光子信息技术的基础。使用完全优化的,极化的锂离子电池,我们展示了超高效的和频生成芯片。仅用$(104\pm4)$ $μ$ W泵浦功率,外量子效率达到$(65\pm3)\%$,将现有技术提高了一个数量级以上。在峰值转换时,在腔寿命内产生了$3\times10^{-5}$噪声光子,满足了单光子脉冲量子应用的要求。利用单光子相干态的泵浦和信号,我们直接测量到由单个泵浦光子产生的转换几率为$10^{-5}$ --打破记录100倍--光子-光子耦合强度为9.1 MHz。我们的结果标志着量子非线性光学在最终单光子极限的一个新的里程碑,创造了高度集成的光子学和量子光学计算的新背景。
2021-05-01 physics.optics quant-ph
Efficient parametric generation in a nonlinear photonic crystal pumped by a dual beam
我们研究了六角极化非线性光子晶体中的参量下转换,采用与非线性光栅周期性相匹配的横向调制的双泵浦。这种共振配置的一个独特的特点是,这两个泵同时产生光子对整个分支的模式,通过准相位匹配与两个基本向量的倒易晶格的非线性。因此,这些模式的参量增益相干地取决于两个泵浦振幅的总和,并且可以通过改变它们的相对强度和相位来控制。我们发现,一个显着的提高源转换效率,可比的一维极化晶体,可以实现由双对称泵。我们还展示了如何通过改变双泵浦参数来调整共振时共享模之间的四模耦合。
2019-09-02 physics.optics quant-ph
Spontaneous Parametric Down-Conversion and Quantum Walks in Arrays of Quadratic Nonlinear Waveguides
分析了泵浦光在二次非线性波导阵列中自发参量下转换同时产生光子对和量子行走的过程。我们证明了这个灵活的平台允许创建具有不同空间相关性的量子态。特别是,我们预测,输出光子的相关性可以从光子聚束完全经典控制的反聚束通过改变阵列的温度或泵浦光束的空间分布切换。
2011-08-31 physics.optics quant-ph