Quantum correlations between single telecom photons and a multimode on-demand solid state quantum memory
长寿命量子存储器和通信光子之间的量子关联是实现大规模量子信息网络的重要资源。原子和固态系统在这个方向上已经取得了重大进展。在这里，我们展示了电信光子和多模按需固态量子存储器之间的量子相关性。这是通过将相关单光子映射到Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体中的自旋集体激发上持续可控时间来实现的。存储的单光子由腔增强自发参量下转换（SPDC）产生，并由它们在电信波长的伙伴光子预示。这些结果代表了第一次演示的多模按需固态量子存储器的外部量子态的光。它们为量子中继器提供了重要的资源，并为实现具有远程固态量子节点的量子信息网络铺平了道路。
2017-08-22 quant-ph
Cavity enhanced telecom heralded single photons for spin-wave solid state quantum memories
我们报告了一个预示窄带（3 MHz）单光子源兼容的固态自旋波量子存储器的基础上掺镨晶体。利用腔增强下转换产生了宽非简并窄带光子对。其中一个光子在电信波长处，作为预告信号，而预告的单光子在606 nm处，与Pr：YSO的光学跃迁共振。该光源的发光效率为28%，单模产生率超过2000对/mW。通过直接反聚束测量证实了预言场的单光子性质，测得的反聚束参数下降到0.010（4）。此外，我们详细研究光子交叉和自相关函数证明两个光子之间的非经典相关性。本文中提出的结果代表了显着的改进，在按需固态量子存储器中的单光子自旋波存储的演示，预示着电信光子提供了前景。
2016-08-31 quant-ph
Telecommunication-wavelength solid-state memory at the single photon level
我们实验证明了在固体中的电信波长的弱相干光场的存储和检索。在2.6 K下，在掺铒Y $_2$ SiO $_5$晶体中将单光子水平的光脉冲存储长达600 ns的时间，并按需检索。存储器是基于光子回波与受控的可逆非均匀加宽，这是第一次在单光子水平上实现。这是通过使用线性斯塔克效应的外部场梯度来实现的。该实验证明了在电信波长处的单光子的固态量子存储器的可行性，这将代表量子信息科学中的重要资源。
2010-08-27 quant-ph
Limitations on the indistinguishability of photons from remote solid state sources
在目前的工作中，我们推导出一种形式主义，可用于预测和解释的时间结构和可实现的双光子干涉（TPI）实验，使用光子从两个单独的来源。该治疗特别解决了来自固态量子发射器的光子，这些光子通常受到纯失相（PD）和光谱扩散（SD）的影响。因此，它包括相位和发射频率抖动的影响，除了不同的辐射寿命和相对的光谱失谐的影响。虽然治疗主要是针对干涉实验后，宏欧曼德尔（HOM），我们还提供了适用于任意线性光闸，这依赖于TPI的广义方程。
2018-07-12 quant-ph
Proposed solid-state Faraday anomalous-dispersion optical filter
提出了一种基于稀土离子掺杂晶体的法拉第反常色散滤光器（FADOF）。我们对固态FADOF传输进行了理论分析。我们的理论模型预测的最大传输效率为71%和双峰传输频谱的带宽为6 GHz的当前实验条件下。我们的建议可能在光通信中有重要的应用。
2011-11-15 physics.optics quant-ph
Telecom photon interface of solid-state quantum nodes
固态自旋，如氮空位（NV）中心是大规模量子网络的有前途的平台。然而，尽管NV中心系统具有光学接口，但其零声子线光子在光纤中的显著衰减阻止了网络扩展到长距离。因此，在传输量子信息的过程中，为了减少光子的损失，一个电信波长光子接口是必不可少的。本文提出了一种利用稀土掺杂晶体将通信光子耦合到NV中心系综的有效方案。具体而言，我们提出了高保真度量子态传输和纠缠产生的协议，在现有技术的参数范围内。这样的接口将为未来实现远程量子网络带来新的见解，其中钻石中的NV中心充当量子节点。
2019-04-02 quant-ph
Interference of multi-mode photon echoes generated in spatially separated solid-state atomic ensembles
证明了在空间分离的固态原子系综中产生的光子回波的高可见度干涉。固态系综是掺杂有在1.53 $μ$ m处吸收的铒离子的LiNbO $_3$波导。明亮的相干态光在几个时间模式（最多3）的存储和检索使用双脉冲光子回波从光学存储器。当在分束器处组合时，存储和检索的光脉冲显示出几乎完美的干涉，这证明了来自单独的光学存储器的光子回波的相位保持存储和不可分割性。通过测量不同储存时间的干涉条纹，我们还明确地表明，可见度不受原子退相干的限制。这些结果与基于光子回波的多模量子存储器的新型量子中继器架构有关。
2008-06-16 quant-ph
Linear optical implementation of a single mode quantum filter and generation of multi-photon polarization entangled state
我们提出了一个实现单模量子滤波器的方案，该方案选择性地消除了量子态$α|0>+β|1>+γ|2>$中的单光子态。真空态和双光子态的传输没有任何变化。该方案需要单光子源、线性光学元件和光子探测器。此外，我们还演示了如何利用该滤波器实现两量子比特的投影测量和产生多光子偏振纠缠态。
2002-10-12 quant-ph
Realization of reliable solid-state quantum memory for photonic polarization-qubit
忠实地存储未知的量子光态对于先进的量子通信和分布式量子计算应用是必不可少的。所需的量子存储器必须具有高保真度，以提高量子网络的性能。在这里，我们报告的光子偏振态的可逆转移到集体原子激发在一个紧凑的固态设备。量子存储器基于稀土离子掺杂晶体中的原子频率梳（AFC）。对单光子级相干脉冲的存储和恢复过程，我们获得了高达0.998的过程保真度。这种可靠的量子存储器是基于固态设备的量子网络的关键一步。
2012-05-13 quant-ph
Scalable performance in solid-state single-photon sources
高亮度、高单光子纯度和高抗干扰性是理想光子源的要求。定义在第一个收集透镜的亮度，这些属性已被同时证明与固态源，但绝对源效率保持接近1%的水平，和不可逆性只证明了连续发射的光子在几纳秒尺度。在这里，我们采用确定性的量子点-微柱器件来展示具有可扩展性能的固态单光子源。在一个设备中，在14%的单模光纤的输出的绝对亮度和97.1-99.0%的纯度被证明。当非共振激发时，它会发出一长串光子，即使在33个连续发射的光子之间相隔400 ns之后，也会表现出高达70%的不可分辨性--高于经典极限50%。在其他设备中的共振激发导致接近最佳的不可逆性值：在短时间尺度下为96%，在39个发射光子后，在长达463 ns的时间尺度下保持在88%。我们的设备所获得的性能使固态源进入适合可扩展实施的状态。
2016-04-14 quant-ph
$N$-photon bundle statistics in different solid-state platforms
术语$N$ -光子束是为一种特定类型的光子发射而创造的，其中光量子仅以$N$粒子群的形式从腔中释放。这种发射留下了腔光子的特征数量分布，可以作为它们的指纹之一。我们考虑两个固态腔量子电动力学（cQED）系统，研究了这种特性$N$ -光子束统计。作为一个例子，我们考虑一个半导体量子点-微腔系统耦合到纵向声学声子。在那里，我们发现环境的影响是有害的捆绑统计。另一个例子是微波谐振器内的超导量子比特。在这些系统中，纯退相是不重要的，并发现一个实验可行的参数制度，其中束统计占上风。
2022-02-14 quant-ph
Pulse-Enhanced Two-Photon Interference with Solid State Quantum Emitters
纠缠遥远量子节点的能力对于量子网络的构建和量子信息处理至关重要。对于用作量子比特的固态量子发射体，可以通过光子干涉来实现。当发射器受到光谱扩散时，这个过程可能变得非常低效，阻碍了可扩展量子技术的实现。我们研究的背景下，两个单独的量子发射器的洪-欧-曼德尔（HOM）型实验的双光子干涉，相对于一个特定的目标频率具有不同的失谐。我们评估了表征两个发射器之间的光子不相容性的二阶相干性。我们发现，在没有控制协议的情况下，当两个失谐不同并且光谱重叠减少时，双光子干涉操作是低效的，可以通过在设定的目标频率下的周期性的$π$脉冲序列来高度改善。因此，尽管环境中存在波动，但所提出的脉冲序列和类似的外部控制协议可以增强固态和其他量子发射器中的光子不变性。
2019-06-28 quant-ph
Quantum filter for non-local polarization properties of photonic qubits
我们提出了一种光学滤波器，只有当光子对共享相同的水平或垂直偏振，而不降低这两种可能性之间的量子相干性，才能传输光子对。纠缠操纵和多光子量子比特的各种应用进行了讨论。
2002-02-18 quant-ph
Solid state source of non-classical photon pairs with embedded multimode quantum memory
光子量子比特之间量子关联的产生和分布是量子信息科学的关键资源。对于量子网络和量子中继器中的应用，需要将这些量子相关性存储在量子存储器中。在2001年，Duan，Lukin，Cirac，and Zoller（DLCZ）提出了一个在原子气体中结合相关光子对源和量子存储器的方案，这使得基本量子网络的快速发展成为可能。在这封信中，我们展示了一个固态源的相关光子对嵌入自旋波量子存储器，使用稀土掺杂晶体。我们展示了光子之间强的量子或相关性，高到足以进行量子通信。与原来的DLCZ建议，我们的计划是固有的多模感谢一个内置的rephasing机制，使我们能够证明存储的11个时间模式。这些结果代表了使用固态资源实现复杂量子网络架构的重要一步。
2017-08-22 quant-ph
Limits on the heralding efficiencies and spectral purities of spectrally-filtered single photons from photon pair sources
由参量下转换或四波混频产生的光子对可以在多端口干涉仪中相互干扰，或者在遥远的节点之间携带纠缠以用于纠缠交换。这要求光子是光谱纯的，以确保良好的干涉，并具有高的预示效率，以准确地知道所涉及的光子数，并在光子数增长时保持高速率。光谱滤波通常用于去除噪声和定义光谱特性。对于预告单光子高纯度和预告效率是可能的过滤的预告臂，但当两个光子在典型的对源被过滤，我们表明，预告效率的一个或两个光子强烈降低，甚至通过理想的光谱滤波器与100%的传输在通带：任何改善减少状态的光谱纯度从过滤是在降低预告效率的成本。我们认为一个纯粹的，无损的单光子的保真度，对称化它包括两个光子对，并显示这个数量是本质上有限的光谱相关性的来源。然后，我们提供了一个框架，这种效果的基准常见的光子对源，并提出了一个实验，我们不同的光子过滤器的带宽和测量的纯度和相应的降低预示效率的增加。
2017-10-04 quant-ph
Active demultiplexing of single-photons from a solid-state source
介绍了一种对固态光源产生的单光子进行主动时空解复用的方案。该方案的规模准多项式与光子数，提供了一个可行的技术路径路由n个光子在一个时间流从一个单一的发射器到n个不同的空间模式。使用最先进的光子源-量子点确定性耦合到微柱腔-和定制的解复用器-单片集成在锂离子电池芯片中的电光可重构波导网络来演示主动解复用。测得的解复用器性能可以使六光子速率比等效的预示的SPDC源高三个数量级，为中间量子计算协议提供平台。
2016-11-07 quant-ph
Continuous-mode multi-photon filtering
本文的目的是导出任意开放量子系统的滤波器，该系统由连续模多光子态中制备的光波包驱动。连续模式多光子态是一种包含一定数量光子的行波包的状态，其特征在于时间（或等效光谱）轮廓。在与系统相互作用之后，可以借助于零差检测或光电检测来监测出射光。本文推导了这两种测量方案的滤波器。与真空或相干态的情况不同，光场的湮灭算符作用于多光子态通过湮灭一个光子来改变状态，这使得传统的滤波技术不适用。为了克服这一困难，我们采用了\cite{gough:2013}中提出的非马尔可夫嵌入技术来研究单光子滤波问题。然而，本文中所解决的问题的多光子性质使得研究在数学上更加复杂。此外，通过一个连续模双光子态驱动的二能级系统，多光子滤波器可以揭示出单光子态和连续模Fock态所不存在的强非线性光学现象.
2015-12-04 quant-ph
Quantum Storage of a Photonic Polarization Qubit in a Solid
我们报告的量子存储和检索的光子偏振量子比特到和出的固态存储设备。量子比特在单光子水平上用弱相干态实现，并使用原子频率梳方案在掺杂镨的晶体中存储500 ns，存储和检索效率为10%。我们用量子态层析技术表征了这种存储，发现当平均光子数μ =0.4时，所获得的量子比特的平均条件保真度超过95%。考虑到泊松统计和有限的存储效率，这明显高于经典基准，这证明我们的设备可以作为偏振量子比特的量子存储设备，即使用弱相干态进行测试。这些结果将固态量子存储器的存储能力扩展到偏振编码，偏振编码在量子信息科学中有着广泛的应用。
2012-01-20 quant-ph
BosonSampling with single-photon Fock states from a bright solid-state source
玻色子采样设备是一种量子机器，预计将执行经典计算机难以处理的任务，但与全尺寸量子计算机相比，需要最少的非经典资源。迄今为止，光子实现采用基于低效过程的源，这些过程仅在强烈降低发射概率时模拟预示的单光子统计。因此，只有单光子输入的玻色子采样从未实现过。在这里，我们报告了一个玻色子采样设备操作与一个明亮的固态源的单光子福克态与高光子数纯度：从一个有效的和确定性的量子点微柱系统的发射被解复用成三个部分不可区分的单光子，单光子纯度$1{-}g^{(2)}(0)$的$0.990{\pm}0.001$，在线性光学网络中的干扰。我们的解复用源比基于自发参数下转换的当前预示的多光子源的效率高出一到两个数量级，使我们能够比以前的等效实现更快地完成BosonSampling实验。
2017-03-29 quant-ph
Non-classical excitation of a solid-state quantum emitter
本研究利用量子化输入光对固态量子发射体进行共振激发，观察到单光子干涉、光子数依赖的非线性及双光子受激发射，并证明单光子可改变发射体状态，为量子网络和光子量子计算奠定基础。
2024-07-30 quant-ph
Restoring polarization entanglement from solid-state photon sources by time-dependent photonic control
Technion–Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本文提出了一种光子补偿协议，通过在光子域中直接消除发射体诱导的相位演化，恢复固态光源中的偏振纠缠，无需时间后选择和检测器时间分辨率。
2026-04-14 quant-ph
Optimal Coherent Filtering for Single Noisy Photons
我们引入了一个滤波器，使用具有大光学带宽的无噪声量子缓冲器，既可以过滤时间光谱模式，也可以相互转换它们并改变它们的频率。我们表明，这样的量子缓冲器最佳地过滤出时间光谱噪声，产生相同的单光子从许多可区分的噪声单光子源的亮度降低所需的最小。然后，我们在实验上证明了一个无噪声的量子缓冲器在一个温暖的原子系统，是很好地匹配到量子点，并可以优于所有的强度（非相干）过滤方案，以增加不可分割性。
2019-02-20 quant-ph
Time Entanglement between a Photon and a Spin Wave in a Multimode Solid-state Quantum Memory
纠缠的产生和分配是量子中继器方案中的关键资源。时间多路复用系统提供量子信息的时间仓编码，其提供对光纤中的退相干的鲁棒性，这在长距离通信中至关重要。在这里，我们证明了直接产生的纠缠在时间之间的光子和集体自旋激发的稀土离子掺杂的合奏。我们通过将原子激发映射到光子量子比特上，并使用原子频率梳技术与另一种掺杂晶体一起实现的时间仓量子比特分析器来分析纠缠。我们的结果提供了一个嵌入量子存储器的纠缠光子的固态源。此外，纠缠的质量高到足以使违反贝尔不等式超过两个标准偏差。
2019-04-04 quant-ph
Experimental demonstration of two-photon magnetic resonances in a single-spin-system of a solid
虽然到目前为止，量子系统的操纵已经有了很大的发展，但实现一个用于量子信息处理和网络的单源多用途系统仍然具有挑战性。虚态，即所谓的“缀饰态”，是量子物理系统进行量子杂化的潜在宿主。我们提出了一个实验演示的双光子磁共振使用一个单一的自旋在一个单一的氮空位中心的金刚石产生的修饰态。双光子磁共振在微波和射频场的作用下发生，具有不同的作用范围。实验结果揭示了固体中单缺陷自旋的双光子磁跃迁行为，从而利用超导和自旋电子学器件提出了具有不同工作范围的新的潜在量子和半经典混合系统。
2019-06-09 quant-ph
Mapping multiple photonic qubits into and out of one solid-state atomic ensemble
量子通信的未来挑战是可扩展的量子网络，它需要将光子量子比特相干和可逆地映射到静止的原子系统（量子存储器）上。现实网络的一个关键要求是能够在一个量子存储器中有效地存储多个量子比特。在这里，我们展示了相干和可逆映射的64个光学模式在单光子水平的时域到一个固态系综的稀土离子。我们的光-物质接口基于高带宽（100 MHz）原子频率梳，具有1微秒的预定存储时间。然后，我们可以在短<10 ns的时间模式（时间仓量子位）中编码许多量子位。我们通过同时存储和分析多个时间仓量子比特来展示映射的良好相干性。
2010-02-19 quant-ph
Hamiltonian Benchmark of a Solid-State Spin-Photon Interface for Computation
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；MajuLab, CNRS-UCA-SU-NUS-NTU International Joint Research Laboratory（CNRS-UCA-SU-NUS-NTU国际联合实验室 MajuLab）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies（纳米科学和纳米技术研究中心）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Université de Lorraine（洛林大学）；LPCT（理论物理化学实验室）
该研究通过精确计算固态自旋-光子接口的哈密顿量，评估了三个关键量子协议的性能极限，揭示了不同协议对现实不完美的敏感性差异。
2026-07-24 quant-ph
The effects of filtering on the purity of heralded single photons from parametric sources
光量子协议依赖于高纯单光子的产生。然而，大多数参数预示单光子源具有光谱相关性，限制了产生的光子的纯度。恢复纯度的最常用方法是窄带光谱滤波，这是以降低前兆检测率为代价的。在这里，我们分析了一大类参数源的特点，这种权衡。有可能实现高达20%的成功概率和90%的光子纯度。
2017-11-22 quant-ph
A Simple and Efficient Absorption Filter for Single Photons from a Cold Atom Quantum Memory
过滤不需要的光信号的能力对于基于中性原子系综的量子存储器的操作至关重要。在这里，我们展示了一个有效的频率滤波器，它使用一个充满$^{85}$ Rb和缓冲气体的蒸汽细胞衰减近两个数量级的残余激光和噪声光子与我们的冷$^{87}$ Rb量子存储器的单光子几乎没有损失。这种简单的无源滤波器为泵浦激光器提供了额外的18 dB衰减，并且对于单光子信号的每1 dB损失，提供了错误的自发发射。我们表明，增加了频率滤波器的非经典相关性和读出效率的量子存储器的$\approx35\%$。
2014-12-23 quant-ph
An efficient quantum filter for multiphoton states
我们提出了一个方案，实现一个多体量子滤波器，使用纠缠光子作为资源。结果表明，双光子奇偶滤波器的成功概率可以高达1/2，这是迄今为止在没有通用双量子位量子门的帮助下预测的最高概率。此外，所需的辅助光子数是目前所有奇偶滤波器提案中最少的。值得注意的是，即使在N光子的情况下，量子滤波器也以1/2的概率工作，而不管输入态中的光子数。
2004-11-11 quant-ph
Experimental filtering of two-, four-, and six-photon singlets from single PDC source
不变纠缠态在所有子系统的同时同幺正变换下保持不变。我们实验产生和表征这种不变的两，四，六光子偏振纠缠态。这仅通过对来自单个源的纠缠光子对的多个发射的合适的过滤过程来完成，而没有任何干涉重叠。我们利用玻色发射增强由于不可压缩性得到所需的状态。该设置非常稳定，并提供高干涉对比度。因此，该过程是一个非常有可能的候选人为各种光子演示的量子信息协议。
2009-03-13 quant-ph
Theory of cavity-enhanced non-destructive detection of photonic qubits in a solid-state atomic ensemble
光子量子比特的非破坏性检测将在光子量子信息处理和量子通信中得到重要应用。在这里，我们提出了一种方法的基础上，包含一个合奏的稀土离子的固态腔。首先，将包含许多光子的探测脉冲存储在系综中。然后，一个代表时间仓量子比特的单个信号光子在系综上印上一个相位，这是由于AC斯塔克效应。该相位不依赖于信号光子的确切定时，这使得检测对时间仓量子比特状态不敏感。然后，探测脉冲被恢复，并通过零差检测来检测其相位。我们表明，腔导致的依赖性的印记相位上的{ \it探针}光子数，这导致一个扩展的探测相位，在对比简单的移位，发生在没有一个腔。然而，我们表明，这种情况下仍然允许非破坏性检测的信号。我们讨论了该计划的潜在实现，表明高成功概率和低损失应同时实现。
2018-07-12 quant-ph
Tip-enhanced quantum-sensing spectroscopy for bright and reconfigurable solid-state single-photon emitters
Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（浦项科技大学）；University of Technology Sydney（悉尼科技大学）；ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS)（变革性超光学系统卓越中心）；Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）；Yonsei University（延世大学）
通过尖端增强量子传感光谱法，实现对六方氮化硼中单光子发射体的高灵敏度和可重新配置的量子传感。
2025-11-26 quant-ph
Analyzing photon-count heralded entanglement generation between solid-state spin qubits by decomposing the master equation dynamics
我们分析和比较了三种不同的方案，可以用来产生自旋量子比特之间的纠缠在光学活性的单固态量子系统。每种方案都是基于首先生成自旋自由度与光子数、时间仓或系统发射的光子的偏振自由度之间的纠缠。我们计算的纠缠产生过程的时间演化分解的马尔可夫主方程的动力学到一组的传播超算子的条件下的累积探测器光子计数。然后，我们使用条件密度算子的解决方案来计算最终的自旋-自旋纠缠态的效率和保真度，同时考虑自旋退相干，光学纯退相，光谱扩散，光子损失，相位误差，探测器暗计数和探测器光子数分辨率限制。我们发现，每个方案的保真度的限制是由来自每个源的光子的平均波包重叠，但这些界限是不同的每个方案。我们还比较了每个方案的性能作为自旋量子位之间的距离的函数。
2020-09-01 quant-ph
Storage and retrieval of heralded telecommunication-wavelength photons using a solid-state waveguide quantum memory
大规模量子网络将使用波长相同的光子，通过光纤通道在远程测量、存储和处理节点之间交换量子信息。与双波长光子兼容的量子存储器是构建这种量子网络的关键要素。在这里，我们展示了使用固态波导量子存储器的存储和检索预示着1532 nm波长的光子。预示的光子是来自光子对源，是基于参数下转换，和我们的量子存储器是基于6 GHz带宽的原子频率梳使用低温冷却的掺铒锂铌酸盐波导的非均匀加宽的吸收线制备。使用不同的磁场下的持续光谱烧孔，我们确定的存储器是由人口转移到铌和锂核自旋水平。尽管存储时间和效率有限，但我们的演示代表了在电信频段运行的量子网络和使用行业标准晶体开发片上量子技术的重要一步。
2018-04-16 quant-ph
Entangled photon pair excitation and time-frequency-filtered multidimensional photon correlation spectroscopy as a probe for dissipative exciton kinetics
Center for Free-Electron Laser Science CFEL, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（自由电子激光科学中心，德国电子同步加速器）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文提出结合纠缠光子增强的窄带双激子激发与时间-频率过滤的双光子同时计数，用于研究多激子动力学，通过非经典关联制备窄带双激子分布并抑制弛豫。
2026-07-16 quant-ph
An integrated whispering-gallery-mode resonator for solid-state coherent quantum photonics
定制的光子腔允许增强光-物质相互作用，最终创建完全相干的量子界面。在这里，我们报告一个集成的微盘腔含有自组装量子点相干路由不同的接入波导之间的光子。我们测量了腔品质因数约为10，000的Purcell因子$F_{exp}=6.9\pm0.9$，使我们能够观察到量子点的光子相干散射的清晰特征。我们展示了这个集成系统如何可以相干地重新路由之间的下降和总线端口的光子，以及如何控制这种路由的失谐的量子点和谐振器，或通过激发光束的强度，其中一个临界光子数小于一个光子每个寿命是必需的。我们讨论了这种方法的优点和局限性，重点是如何相干散射和单光子非线性可以用来提高量子设备，如路由器或贝尔状态分析仪的效率。
2021-07-27 quant-ph
Heralded single excitation of atomic ensemble via solid-state-based telecom photon detection
具有物质量子系统的光子量子通信网络具有广泛的应用前景，如长距离量子密码和单向量子计算。在原子系综中，通过探测与原子激发态相关的通信波长光子来制备预报单激发态是一个重要的步骤。这样的系统已被证明与量子频率转换（QFC）电信波长采用Rb原子云。然而，有限的波长选择阻止了下一步。在这里，我们第一次展示了HSE与基于固态的QFC和电信波长的检测器，这将有一个很大的优势，成熟的电信技术的效用。我们明确地表明，所展示的HSE表示一个非经典统计的自相关函数的直接测量。
2016-07-06 quant-ph
Two-photon interference of weak coherent laser pulses recalled from separate solid-state quantum memories
光的量子存储器允许光和物质之间量子态的可逆转移，是量子中继器、量子网络和线性光学量子计算发展的核心。近年来，量子信息技术取得了重大进展，包括从纯量子比特态和纠缠量子比特态的光子中忠实地传递量子信息。然而，这些演示都没有证实存储在量子存储器中和从量子存储器中调用的光子仍然适合于双光子干涉测量，例如C-NOT门和贝尔状态测量，这构成了所有上述量子信息处理应用的另一个关键成分。使用成对的弱激光脉冲，每个脉冲平均包含少于一个光子，我们证明了双光子干涉以及贝尔状态测量后，没有，一个，或两个脉冲已可逆地映射到单独的铥掺杂钛indiffused锂钛酸盐（Ti：Tm：LiNbO 3）波导。由于干涉总是接近理论最大值，我们得出结论，我们的固态量子存储器，除了忠实地映射量子信息，也保留了整个光子波函数。因此，我们证明，我们的记忆通常适用于先进的应用程序中的量子信息处理，需要双光子干涉。
2013-02-08 quant-ph
High-fidelity multi-photon-entangled cluster state with solid-state quantum emitters in photonic nanostructures
本文提出利用量子点发射器周期性驱动与光子晶体波导接口，在固态纳米结构中确定性生成高保真多光子 GHZ 态和一维簇态，其保真度与生成速率超越现有融合方法，为基于测量的量子通信与计算提供可扩展方案。
2021-03-02 quant-ph
Entanglement and non-locality between disparate solid-state quantum memories mediated by photons
通过光子交换使具有不同特性的量子系统纠缠在一起是构建未来量子网络的先决条件。证明在不同波长下工作的光的量子存储器之间存在纠缠进一步推动了这一目标。在这里，我们报告了一系列实验与铥掺杂晶体，作为一个量子存储器的794 nm的光子，掺铒光纤，作为一个量子存储器的波长为1535 nm的光子，光子对通过自发参数下转换创建的源。从两个存储器中重新发射后的光子的特征，我们发现非经典的相关性与$g^{(2)}_{12} = 53\pm8$的交叉相关系数;纠缠保持存储与$\mathcal{F}_{IO}\approx93\pm2\%$的输入输出保真度;和非局部性具有违反Clauser-Horne-Shimony-Holt Bell不等式与$S= 2.6\pm0.2$。我们的原理验证实验表明，纠缠持续通过不同的固态量子存储器在不同的波长下运行。
2019-05-21 quant-ph
Optimal filtering and generation of entangled photons for quantum applications in the presence of noise
Northwestern University（西北大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文研究了在噪声环境下通过滤波优化多光子应用中的纠缠光子生成，利用可调带宽滤波器和低抖动探测器实现高纯度单光子源，提升量子通信效率。
2025-10-08 quant-ph
Generating maximal entanglement between spectrally distinct solid-state emitters
我们展示了如何创建嵌入在波导干涉仪的光谱不同的固态发射器之间的最大纠缠。通过揭示发射体中多光子散射的丰富的底层结构，我们证明了即使对于具有显著不同的跃迁能量和线宽的发射体，双光子输入态也可以产生确定性的最大纠缠。输入的最佳频率由两个相互竞争的过程决定：哪条路径擦除和相互作用强度。我们发现，较小的光谱重叠可以克服较高的光子数，和准单色光子是最佳的纠缠产生。我们的工作提供了一种新的方法，固态纠缠的产生，完美匹配的发射器的要求可以放宽有利于光学状态优化。
2019-06-30 quant-ph
A solid state light-matter interface at the single photon level
量子信息在光与物质之间的相干可逆映射是量子信息科学中的一个重要实验挑战。特别是，它是实现量子网络和量子中继器的决定性里程碑。到目前为止，光和原子之间的量子界面已经用原子气体和腔中单个被困原子来证明。在这里，我们展示了一个光场的相干和可逆的映射，每个脉冲不到一个光子到一个自然被困在固体中的1000万个原子的系综。这通过在适当制备的固态原子介质中相干吸收光场来实现。光的状态被映射到集体原子激发上的光学跃迁和存储的预编程的时间高达1 μ s之前，被释放在一个定义良好的时空模式作为一个集体干涉的结果。通过对两个相位关系可变的存储弱脉冲进行干涉实验，验证了该过程的相干性。获得了大于95%的亮度，这表明在单光子水平上的映射过程的高相干性。此外，我们的实验表明，我们的接口允许一个存储和检索光场在多个时间模式。我们的研究结果代表了在固体中的单光子水平上的集体增强的首次观察，并开辟了多模固态量子存储器作为原子气体的有前途的替代品的道路。
2008-10-03 quant-ph
Single-photon-level optical storage in a solid-state spin-wave memory
长寿命的量子存储器是实现量子中继器方案的严格要求。固态稀土离子掺杂系统的最新进展证明了它们作为这种系统的非常强有力的候选者的地位。然而，迄今为止，基于单光子水平的自旋波存储的光学存储器还没有在这样的系统中显示，这对于实现量子中继器所需的长存储时间至关重要。在这封信中，我们表明，它是可能的，执行一个完整的原子频率梳（AFC）计划，包括自旋波存储，与弱相干脉冲的$\bar{n} = 2.5 \pm 0.6$光子每脉冲。我们详细讨论了获得这一结果所需的实验步骤，并证明了存储的时间仓脉冲的相干性。我们展示了存储过程中每个模式的$(7.1 \pm 2.3)10^{-3}$光子的噪声水平，这种相对较低的噪声水平为未来在稀土掺杂晶体中使用自旋波的量子光学实验铺平了道路。
2013-01-29 quant-ph
Qubit teleportation between a memory-compatible photonic time-bin qubit and a solid-state quantum network node
Department of Applied Physics, University of Geneva（日内瓦大学应用物理系）；Constructor University Bremen GmbH（不来梅构造大学有限公司）
本研究展示了一种连接固态量子网络节点与兼容型光子时间-bin量子比特的量子接口，实现了75.5±1.0%的量子传送保真度。
2024-03-27 quant-ph
A quantum logic gate between a solid-state quantum bit and a photon
集成量子光子学为量子网络、量子计算机和超低功率光电设备的可扩展固态实现提供了一条有前途的途径。许多这些应用的关键组件是光子量子逻辑门，其中固态量子位（qubit）的量子态有条件地控制光子量子位的状态。这些门对于发展稳健的量子网络、非破坏性量子测量和强光子-光子相互作用至关重要。在这里，我们实验上实现了一个光学光子和固态量子比特之间的量子逻辑门。量子比特由强耦合到纳米腔的量子点（QD）组成，纳米腔充当相干可控的量子比特系统，其在皮秒时间尺度上有条件地翻转光子的偏振，实现受控非（cNOT）门。我们的研究结果代表了向固态量子网络迈出的重要一步，并为探测超快时间尺度上的量子点-光子相互作用提供了一种通用的方法。
2013-04-02 physics.optics quant-ph
Efficient cavity-assisted storage of photonic qubits in a solid-state quantum memory
本文提出在阻抗匹配腔增强的固态AFC量子存储器中实现单光子水平弱相干脉冲和时间仓量子比特的高效存储，分别达到62%和51%的效率，为当前固态量子存储最高水平。
2024-10-23 quant-ph
Coherent temporal filtering of multimode parametric down-conversion using a quantum pulse gate
Integrated Quantum Optics Group, Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS), Paderborn University（帕德博恩大学光子量子系统研究所）；School of Mathematics and Physics, University of Queensland（昆士兰大学数学与物理学院）
本研究利用量子脉冲门（QPG）对多模参量下转换（PDC）源进行相干时域滤波，其产生的预示光子纯度高于0.90，优于传统强度滤波，可用于量子网络应用。
2026-08-14 quant-ph
Entanglement between a telecom photon and an on-demand multimode solid-state quantum memory
通信波长的光子与长寿命量子存储器之间的纠缠是长距离量子通信的基本要求之一。具有按需读出和多模操作功能的量子存储器是额外的宝贵资产，将有利于通信速率。在这项工作中，我们报告的第一个演示之间的纠缠电信光子和集体自旋激发多模固态量子存储器。光子对是通过广泛的非简并参量下转换产生的，其特征在于电信波长闲频和可见光信号光子之间的能量-时间纠缠。后者使用全原子频率梳方案作为自旋波存储在Pr $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体中。然后，我们召回存储的信号光子，并使用Franson方案分析纠缠。我们测量激发态存储的$92(2)\%$的条件重复性，足以违反CHSH不等式，以及自旋波存储的$77(2)\%$。利用自旋态的按需读出，我们将纠缠存储在量子存储器中的时间延长到47.7~ $μ$ s，这使得纠缠可以在相距10 km的量子节点之间分配.
2021-11-23 quant-ph
Dynamics of the non-classical light from a single solid-state quantum emitter
我们测量的非经典光场的动力学使用两个时间的二阶关联与脉冲激发。该技术在发射体的激发-衰变周期期间量化单光子纯度和相干性，这里使用量子点进行说明。我们观察到，对于某些泵浦波长，在周期早期检测到的光子与后来检测到的光子相比，单光子纯度和相干性降低。一个模型表明，单光子纯度动力学是由于初始发射后，在同一个脉冲周期内的激子夺回。
2012-09-17 quant-ph
A general framework for multimode Gaussian quantum optics and photo-detection: application to Hong-Ou-Mandel interference with filtered heralded single photon sources
使用参数预示单光子源的大规模量子信息处理的挑战性要求涉及在保持可接受的光子产生速率的同时使干涉可见度最大化。通过开发一个通用的理论框架，使我们能够包括大量的空间和光谱模式连同线性和非线性光学元件，我们调查的组合效应的光谱和光子数杂质上测得的洪-欧-曼德尔干涉可见度的参数光子源，考虑阈值和数量分辨探测器，以及光谱滤波的影响。我们发现，对于任何程度的光谱杂质，增加光子产生率必然会降低干涉的可见性，即使使用数分辨检测。虽然紧密的光谱过滤可以用来加强光谱纯度和增加在低功率下的干涉可见度，我们发现，诱导的光子数杂质的结果在降低干涉可见度和预示效率与泵浦功率，而最大产生率也降低。
2020-12-10 quant-ph
Selective filtering of multi-photon events from a single-photon emitter
Technische Universität München（慕尼黑工业大学）
该研究针对单光子源纯度受自发辐射和再激发限制的问题，利用多光子错误的光谱-时间特性，通过窄带光谱滤波将零延迟二阶相干度降低近一个数量级，在不影响目标单光子发射的前提下显著抑制多光子错误率。
2025-06-27 quant-ph
Delocalized single-photon Dicke states and the Leggett- Garg inequality in solid state systems
我们展示了如何在一个大的一维二能级系统阵列中实现单光子Dicke态，并讨论了如何测试它的量子特性。单光子Dicke态的实现依赖于场库和二能级发射体阵列之间相互作用的合作性质。当二能级发射体的数量超过几百个时，离域态的动力学可以显示出类似拉比的振荡。在这种情况下，发射器的大阵列基本上表现得像一个无镜腔。我们概述了如何使用多量子阱结构来实现这一点，并讨论了如何用Leggett-Garg不等式及其扩展来测试这些振荡的量子性质。
2012-09-05 quant-ph
A solid-state temporally multiplexed quantum memory array at the single-photon level
本文实现了一个包含十个可单独控制存储单元的固态空间复用量子存储器阵列，结合时间复用技术，在单光子水平下将弱相干脉冲存储于多达250个时空模式中，平均信噪比为10(2)，系统串扰低，有望加速量子节点间的纠缠分发速率。
2025-07-16 quant-ph
