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
Narrowband Biphotons: Generation, Manipulation, and Applications
在本章中，我们回顾了利用团簇效应在整体腔中的自发参量相互作用以及利用电磁诱导透明在冷原子中产生长相干时间窄带双光子的最新进展。设计和操纵这些长双光子的时间波形提供了在单光子水平上控制光-物质量子相互作用的有效手段。我们还回顾了最近的实验使用时间长的双光子和单光子。
2015-03-14 quant-ph
Frequency-tunable biphoton generation via spontaneous four-wave mixing
本文实验研究在SFWM中利用失谐耦合场调控双Λ方案的EIT效应以调谐双光子频率，分析配对比下降及其功率补偿机制，并揭示相位失配导致的蓝、红失谐波包时间轮廓差异。
2024-12-05 physics.atom-ph 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
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
Temporal Quantum-State Tomography of Narrowband Biphotons
我们描述和演示了一种用于测量窄带双光子的复杂时间波形的量子态层析成像。通过六组投影在不同偏振子空间的双光子干涉测量，我们可以构造出连续变量时域中的时频纠缠双光子联合振幅和相位函数。我们首次将该技术应用于冷原子中自发四波混频产生的窄带双光子的时间量子态的实验测量，并充分证实了理论预言。
2014-09-19 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
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
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
Observation of Highly Correlated Ultrabright Biphotons Through Increased Atomic Ensemble Density in Spontaneous Four-Wave Mixing
本研究通过增加冷原子系综密度，在自发四波混频中实现高配对比率双光子源，OD20时产生率1.3×10^7/s、配对率61%，OD120时配对率升至89%，并获高信背比，助力量子通信。
2024-02-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Beyond critical coupling: optimal design considerations for spontaneous four-wave mixing in microring resonators
针对微环谐振器中的自发四波混频双光子产生问题，提出涵盖多结构、多耦合条件、多泵浦模式的解析模型，明确不同泵浦条件下最大化光子提取效率的耦合方案及相关权衡，为集成光子源设计提供支撑。
2025-11-18 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
Quantum holography with biphotons of high dimensionality
我们报告的结果，双光子量子全息存储在相位全息图中的空间信息被检索通过测量两个图像之间的量子空间相关性形成的空间纠缠的双光子的维数为1790的二维横向空间。在我们的实验中，自发下转换光子的整个通量照明的相位全息图和由全息图传输的信号-空闲对的光子分别检测在两个电子倍增电荷耦合器件相机的远场。
2018-04-30 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
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
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
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
Where are photons created in parametric down conversion? On the control of the spatio-temporal properties of biphoton states
在自发参量下转换中，已知光子在晶体的整个长度上相干地并且以相等的概率产生。因此，在晶体中没有产生光子对的特定位置。我们做了一个看似矛盾的观察，我们可以控制晶体沿传播方向的位置的时间延迟。我们解决了这个矛盾的时空相关性严重影响的时间属性的光子对，当使用一个有限的检测器的大小。我们希望这对需要不可分辨光子的实验有重要的意义。
2015-02-10 quant-ph
Transverse Entanglement of Biphotons
我们测量了自发参量下转换（SPDC）中光子对从近场到远场传输过程中的横向纠缠。的Fedorov比，取决于有条件和无条件的强度测量的宽度，示出仅能够表征纠缠在近场和远场区的源。因此，我们也采取了不同的做法。通过计算一个子系统的一阶相干性，我们可以量化它的纠缠。与以前的测量，通过强度相关性确定Fedorov比不同，我们的设置对双光子状态的相位和模量都很敏感，因此总是允许实验访问SPDC状态的完整横向纠缠。理论上表明，该方案代表了施密特数的直接测量。
2013-08-23 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
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
Precision optical displacement measurements using biphotons
我们提出并研究使用双光子对，如在参数下转换或四波混频，以提高测量光学位移的位置敏感检测的精度和分辨率。我们表明，用这种方法测量一个小的光束位移的精度可以显着提高由两个光子之间的相关性，给定相同的光学模式。如果光子之间的相关性很强，则改善最大，并且随着双光子相关性减弱而下降。更令人惊讶的是，我们发现，一个简单的分裂检测器的最小可分辨参数的比例作为双光子数的倒数小双光子数（“海森堡缩放”），因为费舍尔信息发散的参数估计值的减少。人们通常只在具有许多纠缠自由度的系统中看到这种缩放。我们讨论了当双光子数增加时，分裂探测方案向标准量子极限标度的转变。一个$N$像素探测器的分析也给出了调查使用更高分辨率的探测器的好处。这些计量方案的物理极限由非线性晶体中双光子诞生区的不确定性决定。
2016-04-28 physics.optics quant-ph
Asymmetric Biphoton Generation under Ground-State Decoherence and Phase Mismatch in a Cold Atomic Ensemble
该研究实验揭示冷原子双Λ型SFWM中相位失配与基态退相干导致Stokes/anti-Stokes产生不对称，并发现退相干虽降低时间关联光子产生却提高双光子纯度。
2025-05-10 quant-ph
Polarization Entanglement in Atomic Biphotons via OAM-to-Spin Mapping
通过OAM到偏振的映射，在冷原子系统中实现偏振纠缠双光子，验证了非局域相关性的存在，并建立了原子OAM资源与量子通信网络的接口。
2025-12-12 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
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
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
Protecting Heralded Single Photons Generated from Double-$Λ$ Biphoton Sources with Doppler-Broadened Atomic Media
本研究针对热原子双-$\Lambda$自发四波混频双光子源，发现预示单光子产生速率、预示概率等指标显著提升，提出新理论框架，并实验证明信噪比提高4.8倍，与晶体或芯片源性能相当。
2025-02-10 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
Einstein-Podolsky-Rosen Energy-Time Entanglement of Narrowband Biphotons
报道了冷原子中自发四波混频产生的窄带双光子的能量-时间纠缠的直接表征。利用具有纳秒级时间分辨率的单光子计数器测量了斯托克斯和反斯托克斯双光子时间关联，并利用窄线宽光腔测量了它们的联合谱。能量-时间纠缠的联合频率-时间不确定度积为0.063 +/-0.0044，不仅不满足可分性判据，而且满足连续变量Einstein-Podolsky-Rosen转向不等式.
2019-11-02 physics.optics 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
Gouy phase of type-I SPDC-generated biphotons
我们考虑一个双高斯近似来描述通过第一类自发参量下转换（SPDC）过程在非线性晶体中产生的孪生光子（也称为双光子）的波函数。我们发现，波函数发展的古伊相位，而它的传播，是依赖于通过瑞利长度的双光子关联。我们评估的协方差矩阵，并表明，对数负，有用的量化纠缠高斯态，虽然瑞利依赖，不依赖于传播距离。此外，我们还证明了双光子纠缠可以与双光子Gouy相位相联系，因为这些量与瑞利长度有关。然后，我们用一个薄透镜聚焦双高斯双光子波函数，计算出与D. Kawase等人在参考文献[1]中发表。
2020-10-29 hep-ph 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
Enhanced photon-pair generation under coherent control
本文提出利用驱动Rydberg态跃迁的额外光场来相干控制并增强自发四波混频产生的窄带强关联双光子，在弱泵浦和低原子密度下保持高光子关联的同时显著提高产生速率。
2024-02-20 quant-ph
Full time-dependent counting statistics of highly entangled biphoton states
Institut für Angewandte Physik, Technical University of Darmstadt（达姆施塔特工业大学应用物理研究所）
本文提出一种方法，通过可高效计算的公式，准确预测高度纠缠双光子态的时间依赖检测统计，适用于广泛纠缠和任意相互作用时间，考虑通用空间模式描述自由空间和光纤传播，并分析不同时间间隔宽度的统计特性。
2022-12-05 quant-ph
Biphoton phase-space correlations from Gouy-phase measurements using double slits
光子拉盖尔-高斯模中的量子关联与Gouy相移有关。Kawase等人，物理修订版信函101，050501（2008）），从而允许对光子量子态的非破坏性操纵。在这项工作中，我们利用自发参量下转换（SPDC）产生的双光子的相空间相关性之间的关系，编码在对数负性（LN）和古伊相位，因为它们是通过一个不对称的双缝装置衍射。使用基于双高斯近似的I型SPDC双光子的分析方法，我们表明，测量的Gouy相位差提供的信息，其相空间纠缠变化，受实验的物理参数和LN通过协方差矩阵元素表示。
2022-01-03 physics.optics quant-ph
First-order interference of nonclassical light emitted spontaneously at different times
我们研究了由两个在时间上不重叠的泵浦脉冲产生的自发参量下转换中的一阶干涉。所观察到的信号探测器计数率的角分布的调制只能用基于双光子态的量子力学描述来解释。观察干扰的信号通道中的条件示出依赖于空闲辐射的参数。
1999-11-04 quant-ph
Symmetry Protected Two-Photon Coherence Time
本研究观测了激光冷却铷原子中后向自发四波混频产生的双光子的对称性保护相干特性，发现简并双光子的相干时间受时空对称性保护不受介质吸收损耗影响，实验验证了理论预测，凸显了对称性对光子量子态操控的关键作用。
2024-06-18 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
Algebraic Characterization of Biphoton Spatial-Mode Entanglement in Higher-Order Laguerre--Gaussian-Pumped SPDC
Graduate School of Engineering, Kochi University of Technology（高知工科大学大学院工学研究科）
本文通过将LG泵浦SPDC分解为分束器变换与空间双模压缩，建立代数框架，推导施密特数解析式，统一描述高阶LG泵浦SPDC的模式结构、守恒律与纠缠维度。
2026-10-01 quant-ph
Counter-propagating spectrally uncorrelated biphotons at 1550 nm generated from periodically poled MTiOXO4 (M = K, Rb, Cs; X = P, As)
我们从理论上研究了周期极化MTiOXO_4（M = K，Rb，Cs; X = P，As）晶体在反向传播自发参量下转换（CP-SPDC）中产生的光谱不相关双光子。通过数值计算，发现KTP族中的五种晶体都能产生光谱纯度高、调谐范围宽的单光子。在0型相位匹配条件下，1550 nm处的纯度在0.91 ~ 0.92之间，1500 ~ 2000 nm波长处的纯度均保持在0.90以上。在II型相位匹配条件下，PPKTP、PPRTP、PPKTA、PPRTA和PPCTA在1550 nm处的纯度分别为0.96、0.97、0.97、0.98和0.98;此外，对于大于600 nm的波长范围，纯度可以保持在0.96以上。我们还模拟了PPRTP晶体在1550 nm处独立光子源间的Hong-Ou-Mandel干涉，在0型（Ⅱ型）相位匹配条件下，干涉可见度为92%（97%）。该研究为电信波段的量子存储器和量子网络提供了光谱纯的窄带单光子源。
2020-09-28 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
Generation of subnatural-linewidth orbital angular momentum entangled biphotons using a single driving laser in hot atoms
本文提出在热铷原子蒸气中仅用单一驱动激光，通过自发四波混频和OAM守恒直接产生亚自然线宽轨道角动量纠缠双光子，实验测得保真度95.7%、并发度0.926，方案显著简化并首次在热原子系统中实现。
2024-05-31 quant-ph
Observation of Subnatural-Linewidth Biphotons In a Two-Level Atomic Ensemble
本研究通过单激光泵浦两能级原子系综中的自发四波混频，产生亚兆赫兹带宽（0.36 MHz）且光谱亮度创纪录的双光子对，并观测到强非经典关联的预示单光子，为量子通信和量子计算提供了高性能光源。
2025-01-21 physics.atom-ph quant-ph
Theory of Symmetry-Protected Two-Photon Coherence
本文利用海森堡-朗之万方法并纳入量子噪声，为冷原子系综中后向自发四波混频产生的双光子相干时间对损耗和退相干免疫的对称保护机制提供了严格理论证明。
2025-04-07 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
Ultrabright and narrowband intra-fiber biphoton source at ultralow pump power
高亮度非经典光子源是量子通信技术的关键组成部分。在这里，我们展示了窄带，非经典光子对的产生，采用自发四波混频在一个光学致密的冷原子系综内的空芯光纤。我们的光源亮度接近可实现的生成光谱亮度的极限，在该极限处连续的光子对开始在时间上重叠。对于产生的光谱亮度每泵功率高达$2\times 10^{9} \ \textrm{pairs/(s MHz mW)}$，我们观察到非经典的相关性低于$100 \textrm{nW}$泵功率和窄带宽的$2π\times 6.5 \ \textrm{MHz}$。在这个制度中，我们证明，我们的源可以被用作一个预示着单光子源。通过进一步增加亮度，我们进入连续光子对开始在时间上重叠的状态，并且互相关接近对应于热统计的极限。我们的方法相结合的原子系综和波导环境的优点是一个重要的一步，对光子量子网络的系综为基础的元素。
2022-11-02 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
Restoring and tailoring very high dimensional spatial entanglement of a biphoton state transmitted through a scattering medium
本文通过测量薄散射介质的传输矩阵并设计相位掩模加载到空间光调制器上，成功恢复并调控了仅单光子经过散射介质传输的8000维动量纠缠双光子态，为复杂介质中的高维量子信息处理提供了实验方法。
2022-06-01 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
Generating pure single-photon states via spontaneous four-wave mixing in a system of coupled microresonators
基于耦合环形微谐振器系统中的自发四波混频，提出了一种片上单光子源的优化设计方案，该方案提供了双光子场的频率不相关联合谱幅，从而产生纯单光子预示态.提出了一种通过优化系统的受控光谱参数来抑制负色散效应的简单方法。结果表明，对于给定的泵谱线宽度，最佳耦合参数与泵脉冲的最佳谱宽相结合，可以获得最高纯度的预示光子。
2018-08-13 quant-ph
