On the geometry of spatial biphoton correlation in spontaneous parametric down-conversion
推导了自发参量下转换（SPDC）产生的光子计数中空间符合分布率的解析表达式。对于在I型SPDC中产生的闲频光和信号光的波函数，假设高斯分布。分布率描述了检测平面上的椭圆，这些椭圆根据光子在水平-水平、垂直-垂直、水平-垂直或垂直-水平位置变量中的重合而以不同角度取向。的预测是一致的实验数据与I型BBO晶体，由100 mW的紫色泵浦激光照射，以及从所定义的相位匹配条件的几何形状获得的结果。
2016-05-04 quant-ph
Introduction to the Transverse Spatial Correlations in Spontaneous Parametric Down-Conversion through the Biphoton Birth Zone
作为自发参量下转换（SPDC）的空间方面的教程，我们提出了一个详细的第一性原理推导的光子对在简并共线SPDC的横向相关宽度。这个宽度定义了双光子出生区的大小，当以被破坏的泵浦光子的位置为条件时，信号光子和闲频光子可能会在该区域被发现。在此过程中，我们讨论了量子光学计算的振幅的SPDC过程，以及其简化形式的近共线简并相位匹配。在此之后，我们将展示如何用双高斯波函数来近似这种双光子振幅，并简要讨论这种双高斯波函数的测量统计（以及随后的便利性）。接下来，我们使用这种近似来得到横向相关宽度的简化估计，并将其与更精确的计算和实验结果进行比较。最后，我们讨论了双光子出生区的概念，用它来发展一阶空间相干性和双光子相关性之间的权衡SPDC的直觉。
2018-02-27 quant-ph
Ultrabright Backward-wave Biphoton Source
我们计算了基于共振返波自发参量下转换的双光子源的特性。我们表明，双光子产生在一个单一的纵模具有亚自然的线宽和Glauber相关时间超过65纳秒。
2011-05-01 quant-ph
Closed Form of the Biphoton K-Vector Spectrum for Arbitrary Spatio-Temporal Pump Modes
导出了任意抽运空间模式下双光子k矢量谱的封闭解。找到了使远场双光子探测概率最大的泵浦输入模系数，从而可以考虑任意晶体极化结构的影响，优化双光子通量。
2011-09-02 math-ph math.MP physics.optics
Probing spectral-temporal correlations with a versatile integrated source of parametric down-conversion states
参量下转换（PDC）过程中产生的双光子波包的谱时关联和关联时间对于广泛的量子实验具有重要意义。我们利用一个集成的PDC源产生不同类型的光谱时间相关性的双光子和探测各自的相关时间。结果表明，相关时间与泵浦光的相干时间无关，只与波导长度和色散特性有关。此外，我们调查的PDC双光子波包表现出不同类型的光谱时间相关性和它们的量子增强应用的适用性的属性。
2015-01-20 quant-ph
Bandwidth control of the biphoton wavefunction exploiting spatio-temporal correlations
在这项工作中，我们研究了自发参量下转换产生的光子的时空相关性。特别地，我们研究了探测光和泵浦光的束腰对光子光谱带宽的影响。结果表明，该参量受探测光空间特性的影响较大，而受泵浦光的影响较小。这允许简单的实验实现来控制双光子光谱的带宽，这仅需要修改光学配置以收集光子。此外，我们还进行了Hong-Ou-Mandel干涉测量，该测量也提供了双光子波函数的相位，从而提供了其时间形状。我们解释了所有这些结果与玩具模型在一定的近似下，准确地恢复了大部分有趣的实验细节。
2021-04-28 physics.optics quant-ph
Chirped Biphotons and Their Compression in Optical Fibres
我们表明，宽带双光子波包产生的自发参量下转换（SPDC）在晶体中的线性非周期极化可以很容易地压缩在时间上使用光纤中的群速度色散的影响。这一结果可以促进量子精密测量和光刻技术的重要发展。
2009-11-09 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
High-efficiency telecom conversion of heralded atomic biphoton wavepackets
National Cheng Kung University（国立成功大学）
利用金刚石型原子系综实现宣布式原子双光子波包的高效电信频率转换，通过光谱匹配达到79.4%的转换效率并保持强时间关联和波形保真度。
2026-06-11 physics.optics quant-ph
Shaping single photons and biphotons by inherent losses
在产生单光子或双光子时总是要避免固有损耗，但有趣的是，它提供了操纵光子波包的机会。在本文中，我们将展示如何利用参量下转换中的固有损耗来调整单光子和双光子的波包。作为一个例子，我们提出了一个方案，实现一个光子在一个单一的周期使用固有的损失。我们的工作在量子通信、量子计算、量子接口等方面有潜在的应用价值。
2016-09-02 quant-ph
3D imaging of the biphoton spatiotemporal wave packet
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息实验室）；Anhui Province Key Laboratory of Quantum Network, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学安徽省量子网络重点实验室）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学中科院量子信息与量子物理卓越创新中心）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）
本文提出并验证了用于表征量子光场时空结构的三维成像方法，揭示了双光子的时空相关性及其在量子通信中的应用潜力。
2026-01-29 physics.optics quant-ph
Quantum diffraction and interference of spatially correlated photon pairs generated by spontaneous parametric down-conversion
我们演示了单光子和双光子衍射和干涉实验，利用参数下转换光子对（双光子）和透射光栅。在双光子探测中，双光子表现出的衍射干涉图案相当于与组成光子波长的一半相关的有效单个粒子的衍射干涉图案。然而，在单光子探测的情况下，没有观察到衍射干涉图案。我们发现，这些现象起源于下转换光子之间的空间量子关联。
2002-10-21 quant-ph
Biphoton focusing for two-photon excitation
我们利用非线性晶体中自发参量下转换过程产生的双光子研究了双光子激发。我们表明，这些双光子的聚焦产生的激发分布，基本上是相同的单光子激发在泵浦波长的分布。我们还表明，在图像区域中的双光子激发产生的分布，其轴向宽度是近似的晶体厚度和其横向宽度是在输入到晶体的泵。
2001-10-09 quant-ph
Lattice topology and spontaneous parametric down-conversion in quadratic nonlinear waveguide arrays
我们分析了各种实验可行的一维二次非线性波导阵列中的自发参量下转换，重点是晶格的拓扑不变量和双光子相关性之间的关系。非平凡的拓扑结构导致阵列的布洛赫波的非平凡的“缠绕”，这为双光子的产生引入了额外的选择规则。这些选择规则是对使用泵浦光束的空间分布和相位匹配条件的现有控制的补充，并且独立于现有控制。在有限晶格中，非平凡拓扑产生单光子边缘模式，导致“混合”双光子边缘模式，其中一个光子位于边缘，另一个光子传播到体中。当单光子带隙足够大时，这些混合双光子模式驻留在体双光子布洛赫波谱的带隙中。数值模拟支持我们的分析结果。
2015-05-19 physics.optics quant-ph
Induced Coherence, Vacuum Fields, and Complementarity in Biphoton Generation
我们描述了自发的参数下转换实验，其中两个耦合干涉仪的高可见度的单光子干涉的结果引起的相干性。打开额外的光子通道允许“哪条路径”的信息，并降低了单光子干涉的可见性，但结果几乎完美的可见性时，光子计数符合。一个简化的理论模型解释了这些互补的观测结果，并将它们直接归因于不同晶体上真空场之间的关系。
2014-09-19 quant-ph
Sorkin parameter for type-I spontaneous parametric down-conversion biphotons and matter waves
我们提出了实验测量的对数负性，量化量子关联使用古伊相位测量在一个不对称的双缝干涉实验的孪生光子。这是可能的，因为这两个量与狭缝的空间限制具有类似的依赖性，并且使人们能够操纵Gouy相位的纠缠部分。为了获得这些测量结果，我们需要在粒子之间的位置相关性很强的情况下工作，因此我们研究了双光子的这种相关性。由于我们想通过Gouy相位来处理纠缠量子，我们分析了非对称双缝干涉实验中两个纠缠光子的Gouy相位差。
2021-03-17 hep-ph physics.optics quant-ph
The relation between nonlocality and contextuality for a biphoton
我们研究了违反最小上下文不等式，即Klyachko-Can-Binicoglu-Shumovsky（KCBS）不等式的两个量子比特的对称状态的qutrit状态的集合。为这个问题提供自然框架的物理系统是双光子，它由处于相同时空模式的两个光子组成，其有效偏振表现为三能级量子系统。研究了KCBS上下文不等式与Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式之间的关系.我们发现，每一个双光子态的上下文相对于KCBS是非本地的每CHSH测试时，两个光子是分开的，但反过来是不正确的。
2013-02-26 quant-ph
Two-photon processes in faint biphoton fields
本研究的目标是确定和研究一个物理系统，这将使一个快速和本质上的双光子探测器，这将是感兴趣的量子信息和计量应用。我们考虑两种类型的双光子过程，可以观察到使用一个非常微弱的，但量子相关的双光子场。它们是光学上转换和外部光电效应。我们估计了双光子光相对于相干光的相关增强因子，报道并讨论了初步的实验结果。
2002-07-05 quant-ph
Scalable scheme for entangling multiple ququarts using linear optical elements
我们报道了一个可扩展的线性光学方案，利用频率非简并自发参量下转换的双光子偏振态制备多个量子纠缠态。在充分考虑自发参量下转换的高阶效应（双对事件）的情况下，计算了输出态。用三个和四个双光子量子点的线性光学纠缠的例子证明了多量子纠缠的可扩展性。
2007-08-03 quant-ph
Measuring different types of transverse momentum correlations in the biphoton's Fourier plane
在这项工作中，我们提出了一个理论和实验研究的成对光子的空间相关性产生的第二类自发参量下转换。特别是，我们展示了这些相关性如何可以是正的或负的，这取决于远场平面被扫描的方向和偏振后选择。我们的研究结果提供了一种直接的方法来观察不同类型的相关性，补充其他众所周知的方法来调整成对光子的空间相关性。
2015-12-16 quant-ph
Controlling the transverse correlation in QPM parametric down-conversion
在这项工作中，我们研究的横向空间相关的光子对产生的自发参量频率下转换的过程中，在周期性极化的非线性晶体由脉冲激光束照射。众所周知，在准相位匹配（QPM）结构中产生的双光子态明确地依赖于泵浦光的特性、晶体调制的非线性以及探测器的几何形状。这使得几种控制双光子光谱和空间特性的技术得以发展。在这里，我们讨论的另一种技术，实现空间纠缠的修改QPM光栅。我们表明，理论和实验，在近共线的几何形状，泵浦光的空间形状调制允许控制的双光子横向空间相关。
2009-06-25 quant-ph
Enhancing Heralding Efficiency and Biphoton Rate in Type-I Spontaneous Parametric Down-Conversion
自发参量下转换（spontaneous parametric down-conversion，简称SPDC）是一种非线性光学过程，由于其能产生多自由度纠缠的双光子，在量子信息领域有着广泛的应用。对于量子通信中的应用，这个过程的两个度量特别重要：预示效率和总联合率。在这里，我们推导出各种不同的光束几何形状和频率的两个量的表达式。我们特别注意双光子和单个光子的光谱。我们揭示了负责的光谱形状的基本机制，并显示它们不同的几何形状和频率。然后，我们使用这些光谱来计算预示效率和联合计数率，并研究这些指标如何随着不同的几何形状，频率，光谱滤波和光束参数而变化。有趣的是，我们发现非常高的预示效率是可实现的共线几何形状，而noncollinear几何形状需要光谱滤波的高预示效率，最终限制了联合计数率。我们还发现，在非退化的情况下，频谱更窄，导致较低的联合计数率和较高的预示效率在非共线的情况下。除了理论，我们验证了选定的预测与实验结果。
2014-10-03 physics.optics quant-ph
Dispersion spreading of biphotons in optical fibres and two-photon interference
首次在II型自发参量下转换产生的双光子光的二阶Glauber关联函数中观察到双光子偏振干涉结构。为了得到这一结果，双光子光通过光纤传输，并用START-STOP方法分析了符合分布。除了在量子光学中的一个有趣的效应的实验证明，这些结果也有相当大的相关性量子通信。
2006-03-27 quant-ph
Complementarity in Biphoton Generation with Stimulated or Induced Coherence
当例如晶体的空闲模式对准时，可以在使用两个或三个晶体的参数下转换中诱导或激励相干。先前的实验与诱导相干[物理。114，053601（2015）]集中于哪一路径信息和真空场在通过降低单光子干涉中的可见性实现互补性中的作用。在这里，我们描述的实验比较诱导和刺激的一致性。在三晶体实验装置中，通过阻断其中一束泵浦光，进行了不同的单光子干涉实验。每个计数的光子都是从两个晶体中的一个发射的，根据设置，哪一个方向的信息可能是可用的，也可能是不可用的。在诱导和刺激的情况下，得到明显不同的结果，特别是当一个可变的传输过滤器插入晶体之间。一个简化的理论模型占所有的实验结果，也被用来解决的问题，在参数下转换的信号和空闲字段的相位是否相关。
2015-06-01 quant-ph
Theory of biphoton generation in a single-resonant optical parametric oscillator far below threshold
我们提出了一个单共振II型参量下转换双光子产生的量子理论处理。非线性介质被连续泵浦，并被放置在一个谐振腔内，该谐振腔对信号场是谐振的，但对由腔内偏振分束器偏转的闲频场是非谐振的。经典泵浦的强度被假定为足够低，以便产生与腔损耗率相比小的双光子产生率。导出了双光子产生率和双光子波函数的显式表达式。的信号和空闲字段的输出光谱的确定，以及二阶信号空闲交叉关联函数，这是不对称的时间延迟。由于信号-闲频光子对中的频率纠缠，即使闲频场不共振，闲频谱也揭示了腔的纵模结构。
2008-02-29 quant-ph
Quantum interference of biphotons at a blazed grating
光子之间的相关性对于计量学中的许多应用和概念是令人感兴趣的，特别是对于不同量子成像方法中的分辨率改进。由于在干涉方案中波长为λ的N个光子的Fock态获得了单光子的N倍相移，这些状态可以看起来好像它们具有λ/N的德布罗意波长。在闪耀光栅处衍射的双光子束显示了这种减少的德布罗意波长。这个实验一方面可以看作是对具有一定关联强度的双光子的提纯。另一方面，在光栅的夫琅和费远场中的单光子和双光子速率分布的评估允许光子之间的空间相关性的分析。这些想法测试的双光子光束的参数下转换（PDC）的实验演示报告。此外，我们还证明了高阶空间模式的存在对于观察强空间相关性和观察双光子的λ/2的光子德布罗意波长是很重要的。
2009-03-16 quant-ph
Direct measurement of the biphoton Wigner function through two-photon interference
Hong-Ou-Mandel（HOM）实验是量子光学的基准，证明了光子的量子性质。为了更深入地研究一个系统的量子态，例如由光子组成的系统，需要直接测量或重建相空间中的维格纳函数或其它准概率分布。在本文中，我们表明，一个简单的修改，在著名的HOM实验提供了直接测量的维格纳函数。我们将我们的结果应用到一个广泛使用的量子光学系统，由参量下转换过程中产生的双光子。在这种方法中，维格纳函数的负值是两个光子之间非高斯纠缠的充分条件。在一般情况下，维格纳函数提供了所有所需的信息来推断纠缠使用众所周知的必要和充分的标准。我们分析了我们的结果，使用两个例子，从最近的实验参数下转换过程。目前的工作提供了一个新的视野的HOM实验，进一步发展其可能性，以实现基本的测试量子力学，涉及退相干和纠缠使用简单的光学设置。
2013-09-26 quant-ph
Generation of time-frequency grid state with integrated biphoton frequency combs
用连续变量编码量子信息本质上是错误的。然而，冗余量子位可用于纠错，如Gottesman、Kitaev和Preskill在Phys.Rev.A \textbf{64} 012310（2001）中提出的。我们展示了如何实验实现这种编码使用自发参量下转换产生的光子对的时间-频率连续自由度。我们实验说明我们的结果使用集成AlGaAs光子对源。我们将展示如何实现单量子比特门，并最终提出了一个理论方案，用于纠正电路和基于测量的架构中的错误。
2020-02-28 quant-ph
Biphoton compression in standard optical fiber: exact numerical calculation
分析了线性啁啾准相位匹配光栅晶体中自发参量下转换产生的双光子波包。虽然双光子波包的光谱很宽，但这种方式产生的双光子波包不受傅里叶变换的限制。在本文中，我们讨论的时间压缩的波包，利用插入一个标准的光纤中的两个光子的路径。通过全数值计算分析了这种效应，并考虑了晶体和光纤中的精确色散依赖关系。这项研究为实际实现这一设想开辟了道路。
2010-02-22 quant-ph
Generation of sub-MHz and spectrally-bright biphotons from hot atomic vapors with a phase mismatch-free scheme
我们利用全共传播方案，保持相位匹配条件，在自发四波混频（SFWM）过程中产生双光子从一个热原子蒸汽。该方案使我们的双光子不仅超过了热原子SFWM的工作，而且还可以与冷原子SFWM或腔辅助自发参量下转换产生的双光子竞争。这项工作中的双光子线宽可以调节一个数量级。当我们将线宽调谐到610 kHz时，双光子的最大双光子关联函数$g_{s,as}^{(2)}$为42。这种$g_{s,as}^{(2)}$对经典光场的Cauchy-Schwartz不等式的破坏高达440倍，证明了双光子具有很高的纯度。610-kHz双光子源的每线宽产生率为1，500对/（s $\cdot$ MHz），这是文献中所有亚MHz双光子源的最佳结果。通过将泵浦功率增加16倍，我们进一步将每线宽的产生速率提高到2.3 $\times$ 10 $^4$对/（s $\cdot$ MHz），而最大$g_{s,as}^{(2)}$变为6.7。此外，我们能够将线宽调谐到290 $\pm$ 20 kHz。这是迄今为止所有单模双光子中最窄的线宽。
2021-02-02 quant-ph
Testing Ultrafast Two-Photon Spectral Amplitudes via Optical Fibres
我们测试二维TPSA的双光子光发射通过超快自发参量下转换（SPDC）使用光纤中的群速度色散的影响。此外，我们应用这种技术来证明工程的双光子光谱特性，通过作用于泵浦脉冲的形状。
2010-01-19 quant-ph
Optical mode characterization of single photons prepared via conditional measurements on a biphoton state
对参量下转换过程中产生的光子对进行条件测量，得到单光子的时空模，并进行了详细的理论分析。计算了光子耦合到变换限制的经典光学模的最大效率，并确定了优化的途径。提出了一种实验上可行的产生最佳匹配经典模式的技术。该理论被应用于最近的实验脉冲零差层析成像的单光子福克态（A。I. Lvovsky等人，物理学评论快报87，050402（2001）-quant-ph/0101051预印本）
2001-07-16 quant-ph
Toolbox for continuous variable entanglement production and measurement using spontaneous parametric down conversion
我们提供了一个工具箱，连续变量量子态工程和横向泵浦配置中的自发参量下转换产生的双光子态的表征。研究表明，泵浦光入射光斑和角度的控制对应于双光子共轭集体连续变量的相空间位移。特别是，我们用半导体器件上的数值模拟说明了这种技术如何可以用于工程和表征频率和时间自由度的任意状态。
2015-06-19 physics.optics quant-ph
Observation of the Preservation of the Two-Photon Coherence in Plasmon-assisted Transmission
利用双光子马赫-曾德尔（MZ）干涉仪对等离子体辅助传输中的双光子相干性进行了实验研究。两个相同或正交偏振的共线光子同时入射到一个光学厚金属膜上，该金属膜上穿孔有周期性的亚波长孔阵列。测量了等离激元辅助透射光子的德布罗意波长，结果表明，在双光子向等离激元再向双光子的转换过程中，两个光子被等离激元再辐射，双光子的量子相干性保持不变。
2006-02-16 quant-ph
Full characterisation of the quantum spiral bandwidth of entangled biphotons
自发参量下转换已被证明是纠缠光子的可靠来源。在已经被证明是纠缠的广泛的属性中，轨道角动量是我们研究的重点。我们调查，特别是，使用高斯泵浦光产生的双光子态。推导了下转换拉盖尔-高斯光束的轨道角动量和径向动量的同时关联表达式。例如，我们的结果允许我们计算螺旋带宽，而不限制光束的几何形状：$\ell$，$p$和光束宽度都是自由参数。此外，我们表明，与通常的傍轴和共线近似，完全解析表达式的相关性可以推导出来。
2011-02-03 quant-ph
Broadband Fiber-based Entangled Photon Pair Source at Telecom O-band
在这封信中，我们报告了一个偏振纠缠光子对源的第二类自发参量下转换在电信O波段的周期性极化石英光纤（PPSF）。光子对源具有以1306.6 nm为中心的超过130 nm（~24 THz）的发射带宽。宽的发射光谱导致短的双光子相关时间，并且我们实验证明了Hong-Ou-Mandel干涉下降，半峰全宽为26.6 fs。由于PPSF的低双折射，从II型SPDC产生的双光子在整个发射带宽上是偏振纠缠的，测得的最大纠缠态的保真度大于95.4%。据我们所知，该双光子源在O波段提供了最宽带宽的纠缠双光子。
2021-02-25 quant-ph
Narrow-Band Biphoton Generation near Atomic Resonance
产生非经典光为量子光学的基础研究和潜在应用提供了一个基准工具。传统上，通过非线性晶体中发生的非线性光学过程产生非经典光已经成为一种标准技术。在这篇综述中，我们描述了使用冷原子气体介质来产生这样的非经典光，特别是窄带双光子的产生。与标准方法相比，该双光子源具有相干时间长、相干长度大、光谱亮度高、转换效率高等特点。本文主要研究了多能级原子系综中四波混频产生的纠缠双光子态的理论问题。我们表明，线性和非线性光学响应所产生的领域中发挥重要作用，在确定双光子波形，因此对双光子的时间相关性。有两个特征区域由线性或非线性相干时间占主导地位决定。此外，我们的模型提供了一个清晰的物理图像，为理解这种新光源的双光子光学带来了洞察力。我们将我们的模型应用到最近的工作中产生窄带（甚至亚自然线宽）的成对光子的技术，在冷原子中的电磁诱导透明和慢光效应，并找到与实验结果很好的协议。
2008-04-24 quant-ph
Chirped quasi-phase-matching with Gauss sums for production of biphotons
本文研究了两种基本的准相位匹配结构：啁啾类光子晶体和非周期极化晶体中产生的线性啁啾双光子波包的理论。新颖之处在于，这些结构被认为是明确的组装的非线性层，导致详细描述的自发参量下转换（SPDC）过程，通过离散高斯和。我们证明，双光子光谱啁啾光子晶体涉及少量的层由明确的良好分辨的谱线。我们还讨论了形成的宽带频谱的信号（闲频）波在SPDC中的两种配置的层数的增加，以及在啁啾参数的依赖。
2012-05-26 physics.optics quant-ph
Biphoton engineering using modal spatial overlap on-chip
自发参量下转换产生的光子对是光量子信息处理中必不可少的，而双光子态的质量对光量子信息处理的性能至关重要。为了在芯片上设计双光子波函数（BWF），通常调整泵浦包络函数和相位匹配函数，而模场重叠被认为是感兴趣的频率范围内的常数。在这项工作中，通过利用耦合波导系统中的模式耦合，我们探索了模式场重叠作为一个新的自由度的双光子工程。我们提供了设计的例子，片上一代的偏振纠缠光子和预示着单光子，分别。这种方法可以应用于不同材料和结构的光波导，为光子量子态工程提供了新的可能性。
2022-10-29 physics.optics quant-ph
Angular Schmidt Modes in Spontaneous Parametric Down-Conversion
我们报告了一个原理验证实验，证明了适当选择的厄米-高斯模式的集合构成了自发参量下转换过程中产生的双光子的横向动量态的施密特分解。我们实验实现投影测量施密特基础上，观察适当的模式对之间的相关性。通过直接测量单光子密度矩阵本征值，在Schmidt基上进行断层成像状态重建。
2011-03-21 quant-ph
Efficient Generation of Subnatural-Linewidth Biphotons by Controlled Quantum Interference
窄带宽、长时间的双光子在长距离量子通信和线性光学量子计算中起着重要作用。然而，这些光子的产生通常需要具有高光学深度的原子系综或具有复杂光学腔的自发参量下转换。通过操纵从低光学深度（低OD）原子系综产生的双组分双光子波函数，我们证明了在亚MHz制度的亚自然线宽的双光子。还展示和讨论了这些时间长的光子的量子波包的成形和操纵的潜力。我们的工作在实现LDQC和LOQC的量子中继器和大团簇态方面具有潜在的应用价值。产生和操纵具有低OD的亚自然线宽双光子的可能性也为在芯片级量子器件上实现量子技术的双光子源的小型化开辟了新的机会。
2020-09-09 physics.atom-ph quant-ph
Interferometric signature of different spectral symmetries of biphoton states
本文研究了双光子波函数的对称性对广义Mach-Zehnder（MZ）干涉仪符合测量的影响，其中两个分束器之间存在时间和频率移位操作。我们表明，广义MZ干涉仪是测量的函数建模的能量守恒的自发参量下转换过程中，如果全双光子状态是对称的，和对称的相位匹配函数的特征分布，如果状态是反对称的，如果短时间傅里叶变换。因此，该技术对光子对的光谱分布是相位敏感的。最后，我们详细研究了一对任意子的签名，其特殊的统计可以通过工程光子对的光谱来模拟。
2022-05-23 physics.optics quant-ph
Selecting the pre-detection characteristics for effective fiber coupling of entangled photon sources
光子模式在表征光的量子源中具有重要作用。光纤中自发参量下转换（SPDC）过程中获得的各种光子模式的适当耦合是产生有效纠缠光子源的必要条件。影响SPDC中双光子模式耦合的两个主要预探测因素是泵浦光聚焦参数和晶体厚度。本文给出了抽运聚焦对BBO晶体条件下转换光子模影响的数值计算和实验结果。实验验证了双光子耦合效率随泵浦光聚焦参数的变化而渐近下降。我们将这种行为归因于（a）下转换光子的空间分布与泵浦光束聚焦参数的不对称性和（b）由于泵浦光束的聚焦而引入的双光子模式的椭圆率。我们还显示实验的椭圆率，以及量化的不对称性与泵浦聚焦参数。这些结果可能是有用的，在选择最佳的条件下转换过程中产生的纠缠光子的量子信息应用的有效来源。
2016-03-02 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
Maximizing the Validity of the Gaussian Approximation for the biphoton State from Parametric Downconversion
自发参量下转换（SPDC）在基于光子纠缠的量子应用中有着广泛的应用。光子对产生的效率通常通过$sinc(LΔk/2)$函数来表征，其中$L$是非线性介质的长度，而$Δk$是泵浦场和下转换场之间的相位失配。在理论研究中，相位失配的\textit{sinc}行为经常被近似为高斯函数$\exp{(-αx^2)}$，以便导出SPDC过程的解析表达式。在文献中已经为优化因子$α$选择了不同的值，例如通过比较\textit{sinc}和高斯函数的宽度或下转换光子的动量。因此，不同的$α$值为相同的设置提供了不同的理论预测。因此，有必要对该参数进行知情和独特的选择。在这项工作中，我们提出了一个选择的$α$，最大限度地提高了高斯近似的有效性。此外，我们还讨论了所谓的\textit{super} -高斯和\textit{cosine} -高斯近似作为实际的替代品，提高了预测能力的实验。
2022-12-19 quant-ph
Azimuthal eigenmodes at strongly non-degenerate parametric down-conversion
基于参量光下转换的量子光学技术尚未应用于太赫兹频率范围。这是由于太赫兹频率范围内探测单光子的复杂性和光学太赫兹双光子模式的强纠缠。本研究探讨了强非简并参量下转换产生的散射辐射的角结构时，空闲辐射的频率不超过几个太赫兹。我们证明，在一定的近似下，有可能获得方位角本征模的非线性相互作用算子。这些本征模中的场算子的演化方程的解具有Bogolyubov变换的形式，其允许对于任意值的参数增益获得散射矩阵。该散射矩阵描述了双光子对的产生和相关光太赫兹场的强通量的产生，所述相关光太赫兹场在两个光谱范围内形成辐射的宏观量子态。
2021-05-16 physics.optics quant-ph
Entanglement of qutrits and ququarts
我们以一般形式研究了双光子量子态和量子态的纠缠，即在共线过程中形成的态，以及相应的简并和非简并自发参量下转换。光子的不可压缩性，并为quququarts，联合存在的频率和偏振纠缠被充分考虑。在qutrits的情况下，最一般的三参数家庭的最大纠缠和非纠缠态被发现，和反相关的纠缠度和偏振度的发生，并被描述为一个相当简单的公式。双光子quququarts被证明是双qudits与单光子希尔伯特空间维数$d=4$，这显着不同于他们经常使用的双qubit模型（$d=2$）。本文导出并讨论了双光子量子纠缠量子数的新表达式。对于qutrits和quququarts，描述了直接测量纠缠度的相当简单的程序。
2010-09-27 quant-ph
Wave Function Engineering for Spectrally-Uncorrelated Biphotons in the Telecommunication Band based on a Machine-Learning Framework
不可分辨的单光子是从量子通信到光子量子计算的大量量子信息处理应用的关键成分。在宽光谱范围内产生不可区分的单光子的主流平台是基于通过非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC）产生双光子。然而，SPDC双光子的纯度受到其光谱相关性的限制。在这里，我们提出了一个设计配方，机器学习框架的基础上，在很宽的光谱范围内的双光子联合光谱振幅的工程。通过定制KTiOPO $_4$（KTP）晶体的极化分布，我们用数值方法表明，在应用适度的8 nm滤光片后，在1310 nm、1550 nm和1600 nm波段可以分别实现99.22%、99.99%和99.82%的光谱纯度。因此，机器学习框架能够在整个电信波段上产生几乎不可区分的单光子，而无需求助于KTP晶体在1582 nm附近的群速度匹配波长窗口。
2019-04-26 physics.optics quant-ph
Interferometric imaging of amplitude and phase of spatial biphoton states
从高维量子通信到量子成像，高维双光子态是量子应用的重要资源。一个关键的任务是充分表征这些状态，这通常是耗时的，并且当采用投影测量方法时不可扩展。然而，符合成像技术的新进展允许通过并行多个测量来克服这些限制。在这里，我们介绍了双光子数字全息，在模拟离轴数字全息，其中的重合成像的叠加的一个未知的状态与参考一个被用来执行量子态层析。我们将这种方法应用于非线性晶体中的自发参量下转换发射的单光子，当泵浦光子具有各种量子态时。所提出的重建技术允许一个更有效的（3个数量级更快）和可靠的（87%的平均保真度）表征的状态在任意空间模式的基础上，与以前进行的实验相比。多光子数字全息术可以为高效精确的计算鬼像成像和高维量子信息处理铺平道路。
2023-02-16 physics.optics quant-ph
Observation of elliptical rings in Type-I spontaneous parametric down-conversion
研究了两种非线性晶体中非共线简并I型自发参量下转换产生的下转换光的横向空间分布。我们发现，由一个晶体，β硼酸钡（BBO），产生一个圆形的下转换模式，而另一个晶体，三硼酸铋（BiBO）产生一个椭圆形的模式。我们发现这种差异是由于BBO中的子光子所经历的角度无关的折射率，而它们在BiBO中经历的角度相关的折射率。我们对产生的光的横向空间分布进行成像，以确定每个晶体产生的偏心率，并开发一个模型来解释我们的观察结果。除此之外，该模型预测存在一个波长，对于该波长，来自BiBO的偏心率几乎为零。最后，我们讨论了如何在BiBO中产生的椭圆环图案可能会影响偏振纠缠的实验设置，收集整个下转换环周围的双光子。我们表明，偏振纠缠的质量，衡量两个环的光谱的重叠积分，可以保持高（>99.4%）在整个环的代价降低双光子率。
2015-06-08 physics.optics quant-ph
Theory of the monochromatic advanced-wave picture and applications in biphoton optics
本研究建立单色光下超前波图像的形式化理论，可解释任意晶体和泵浦光产生的双光子态，用于分析多种量子成像与全息技术，还可拓展至非单色光场景。
2024-12-16 physics.optics quant-ph
Temporal Coherence and Indistinguishability in Two-Photon Interference Effects
我们表明，时间双光子干涉效应涉及的信号和空闲光子的参数下转换创建的可以充分表征的两个长度参数的变化-称为双光子路径长度差和双光子路径不对称长度差-我们使用六个不同的长度参数，一般的双光子干涉实验涉及。我们进行的实验中，这两个参数的变化的影响可以独立控制和研究。在我们的实验装置中，它不涉及混合的信号和空闲光子在分束器，我们进一步报告的洪-欧-曼德尔（HOM-）一样的效果，在符合和单光子计数率的观察。作为一个重要的结果，我们认为，HOM和HOM样的效果是最好的描述作为双光子路径不对称长度差的函数的双光子相干性如何变化的观察。
2008-02-11 quant-ph
Mid-infrared spectrally-uncorrelated biphotons generation from doped PPLN: a theoretical investigation
我们从理论上研究了利用掺杂LN晶体（包括MgO掺杂LN、ZnO掺杂LN和In 2 O3掺杂ZnLN，掺杂比为0 ~ 7mol%）的自发参量下转换过程制备中红外（MIR）光谱非相关双光子。计算了II型、I型和0型相位匹配条件下相位匹配函数的倾斜角和相应的极化周期。我们还计算了掺杂LN晶体的热学性质及其在宏欧曼德尔干涉中的性能。研究发现，掺杂比对群速度匹配（GVM）波长有很大的影响。特别地，共掺杂InZnLN晶体的GVM 2波长具有678.7nm的可调谐范围，这比通过调节温度的常规方法实现的小于100 nm的可调谐范围宽得多。可以得出结论，掺杂比可以作为自由度来操纵双光子态。光谱不相关的双光子可以用来制备纯单光子源和纠缠光子源，在中红外波段的量子增强传感、成像和通信等方面具有广阔的应用前景。
2020-12-17 physics.optics quant-ph
Spatial correlations in four-wave mixing with structured light
Universidade Federal de Pernambuco（伯南布哥联邦大学）
本文研究了结构光中四波混频的空域相关性，揭示了双光子态的多空域模式特性，并探讨了其与自发参量下转换的相似性及空间纠缠的度量。
2025-07-25 quant-ph
