Antisymmetric entangled two-photon states generated in nonlinear GaN/AlN photonic-band-gap structures
研究了频率反对称纠缠双光子态的性质。在分束器中,两个纠缠的光子是完全反相关的。此外,尽管它们的检测时间被限制在窄的时间窗口内,但它们不能在同一时刻被检测到,即它们在时间上是反聚束的。使用非线性光子带隙结构制成的GAN/AlN,两个方案产生这样的状态。
2007-08-16 quant-ph
On-demand single-photon state generation via nonlinear absorption
我们提出了一种基于碰撞诱导的光子交换和两个单模光场之间的非平衡线性吸收产生按需单光子态的方法。这两种效应导致其中一种模式中的光子的有效非线性吸收,这可以导致单光子状态。基于这种机制的量子非线性衰减器可以吸收正常输入光脉冲中的光子,并在单光子态终止吸收。由于输出的光脉冲包含单光子保持输入脉冲的属性,我们希望这种方法是一种手段,用于建立一个高度可控的单光子源。
2004-05-22 quant-ph
Nonlinear photonic architecture for fault-tolerant quantum computing
ORCA Computing
该研究提出用于容错量子计算的新型非线性光子架构,将强单光子非线性纳入基于光子GHZ测量的架构,相比传统线性光学架构减少资源开销,还能容忍更高光学损耗,为改进容错量子计算实际实现提供途径。
2026-07-23 quant-ph
Parametric downconversion with optimized spectral properties in nonlinear photonic crystals
研究了一维非线性光子晶体中自发参量下转换产生的光子对的联合光谱特性。我们表明,可以利用光子晶体的属性来补偿材料色散,并获得光子对,几乎是可分解的,在原则上,对于任意的材料和光谱区域,有限的能力来制造的非线性晶体与所需的周期性变化的折射率的普通和非常波。
2007-10-19 quant-ph
Generation of correlated photons in controlled spatial modes by down-conversion in nonlinear waveguides
本文报道了在准相位匹配KTiOPO_4非线性波导中自发参量下转换产生的相关光子对的观测结果。在830 nm波长区域观察到的符合率与单光子计数率的最高比率超过18%。这使得非线性波导成为用于计量和量子信息处理应用的有希望的相关光子源。我们还讨论了控制多模波导结构中产生的下转换光子的空间特性的可能性。
2001-03-07 quant-ph
Efficient photon counting and single-photon generation using resonant nonlinear optics
研究了强非共振经典场和少光子共振量子场共同作用下原子双λ系统的行为。结果表明,该系统具有允许从多光子输入波包中提取单光子态的性质。此外,该系统还能够用作以任意高效率区分单光子波包和双光子波包的高效光电检测器。
2003-04-17 quant-ph
Light-shift-induced photonic nonlinearities
我们提出了一种新的方法来产生自和交叉克尔光子非线性,利用光诱导斯塔克位移由于腔模与原子的相互作用。所提出的实验装置比以前的方法简单得多,而用单个原子获得的非线性强度与基于电磁感应透明的设置相同。此外,我们的计划可以应用于工程师有效的光子非线性相互作用,其强度随着耦合到腔模的原子数的增加,导致光子-光子相互作用的几个数量级大于以前认为可能的。
2007-05-16 quant-ph
Single-photon frequency conversion in nonlinear crystals
从理论上讨论了单光子在非线性晶体中的频率转换。损失和噪声包括在一个海森堡-朗之万形式主义的传播光子场。我们计算了当输入是单光子训练脉冲串时,频率转换光的一阶和二阶关联函数。该模型允许识别对非线性器件的要求,以便将其集成到量子网络中。
2013-09-10 quant-ph
Engineering the quantum states of light in a Kerr-nonlinear resonator by two-photon driving
存储在高Q谐振器中的微波场的猫态在量子信息的鲁棒编码和操纵方面显示出巨大的前景。在这里,我们提出了一种方法,有效地准备这样的猫态的克尔非线性谐振腔中使用的双光子驱动。我们表明,这种制备是强大的单光子损失。此外,我们发现,它是可能的,以消除不希望的相位演化所引起的克尔非线性使用适当的振幅和相位的双光子驱动。最后,我们提出了一套通用的量子逻辑门,可以执行的工程本征空间的双光子驱动的克尔非线性谐振器。
2017-04-21 quant-ph
Nonlinear pi phase shift for single fiber-guided photons interacting with a single atom
实现单个光子之间的强相互作用是量子科学和技术的重要研究目标。由于光子不直接相互作用,因此这一目标需要,例如,一种光学介质,其中光经历的相移与光子数成非线性关系。一旦两个光子的额外相移达到π,这种超强的非线性甚至可以直接实现高保真量子逻辑运算。然而,标准光学介质的非线性响应对于这项任务来说太弱了许多数量级。在这里,我们展示了实现基于光纤的非线性,导致额外的双光子相移接近理想值的π。我们的方案采用了回音壁模式谐振腔,接口的光学谐振器,其中存在的一个单一的铷原子在谐振腔中的结果在一个强非线性响应。我们的实验结果表明,这将导致纠缠的初始独立的入射光子。在光纤集成系统中展示这种超强非线性是迈向可扩展量子逻辑的决定性一步。
2014-03-07 quant-ph
Random nonlinear layered structures as sources of photon pairs for quantum-information processing
随机非线性层状结构已被发现是一个有用的源的光子对与完全不可区分的非纠缠光子发射到一个非常窄的光谱范围。随机结构的相互作用光场的局部化给出了相对较高的光子对通量。将不同发射角度的光子对发射量子路径叠加,可以容易地产生多种双光子态(包括频率重合的双光子态),这些双光子态对量子信息处理非常有用。
2009-07-24 quant-ph
Correlating photons using the collective nonlinear response of atoms weakly coupled to an optical mode
光子在非线性介质中可以相互排斥或吸引,形成强关联的量子多体系统。通常,这种强相关的光态是由强耦合到光子模式的量子发射器所赋予的极端非线性引起的。然而,在这些方法中,不可避免的耗散,如光子损失,模糊了非线性量子效应。在这里,我们只使用弱耦合和利用耗散产生强关联光子态。我们发射光通过一个非相互作用的波导耦合原子的合奏,诱导同时到达的光子之间的相关性,通过集体增强的非线性相互作用。这些相关的光子比不相关的光子经历更少的耗散。根据原子的数目,我们在实验上观察到强的光子聚束或反聚束的透射光。这种集体增强的非线性的实现可能对量子信息科学产生变革性的影响,并为产生非经典光开辟了新的途径,涵盖了从微波到X射线的频率。
2019-11-21 quant-ph
Experimental reconstruction of the few-photon nonlinear scattering matrix from a single quantum dot in a nanophotonic waveguide
相干光子-发射极界面提供了一种介导有效的非线性光子-光子相互作用的方法,这对于量子信息处理是非常需要的。在这里,我们实验研究的情况下,一个两级发射器,一个量子点,耦合到一个单一的光学模式的纳米光子波导。我们进行了少光子输运实验,并记录了光的统计数据,以重建1-和2-光子分量的散射矩阵元。这对包含丰富多体物理的复杂非线性光子相互作用提供了直接的认识。
2021-01-14 quant-ph
Nonlinear coherent state generation in the two-photon Jaynes-Cummings model
我们证明了双光子Jaynes-Cummings模型可以近似地产生光场的非线性相干态,在腔量子电动力学或离子阱量子电动力学中实验上是可行的。我们引入这些非线性相干态的领域作为$2m$ -光子添加或减去相干态的升降场运营商,也被称为伦敦相位运营商或Susskind-Glogower运营商。
2014-06-03 quant-ph
Nonlinear optics with less than one photon
我们证明了利用本振子产生的两个弱场的量子干涉对自发参量下转换的抑制和增强。观察到LO光子对对于适当的相位设置以高效率进行上转换,表现出至少10个数量级的有效非线性增强。这构成了一个双光子开关,并有望在量子水平上用于各种非线性光学效应。
2001-01-04 quant-ph
Nonlinear dissipation induced photon blockade
提出一种基于N型原子介质与单模Fabry-Perot腔相互作用的腔量子电动力学系统方案,利用大非线性耗散而非非线性色散在近共振下实现高效深度的光子阻塞。
2022-04-06 quant-ph
Beyond photon pairs: Nonlinear quantum photonics in the high-gain regime
集成光学器件将在非线性量子光子学的未来发展中发挥核心作用。在这里,我们专注于高增益非经典光的产生。从麦克斯韦方程组提供的坚实基础开始,然后我们移动到应用程序,提出一个统一的配方,允许在环形谐振器和纳米光子波导的受激和自发实验的比较,并直接导致在高增益实验中产生的光的量子态的计算。
2021-10-08 quant-ph
Correlated two-photon transport in a one-dimensional waveguide side-coupled to a nonlinear cavity
研究了单模非线性腔与一维波导侧面耦合时两光子的输运性质。腔中填充有非线性克尔介质。基于拉普拉斯变换方法,给出了在洛伦兹波包中制备的透射和反射双光子的量子态的解析解。该解揭示了非线性腔散射后两光子之间的量子关联是如何产生的。特别地,我们表明,输出的波函数的两个光子在位置空间中可以本地化的相对坐标,这是一个功能,可以解释为一个双光子束缚态在这个波导腔系统。
2010-12-01 quant-ph
One-step direct measurement of the entangled W states with cross-Kerr nonlinearity
提出了一种利用交叉克尔非线性介质直接测量纠缠W态的方案。该方案可以一步测量三光子、四光子甚至N光子W态。该方案仅使用光子带隙和交叉克尔非线性介质,实验上可行。我们描述了三光子W态的测量过程,并将其推广到四光子和N光子W态。
2020-09-13 quant-ph
Quantifying Hidden Nonlinear Noise in Integrated Photonics
我们目前的实验和模拟结果,以量化的非线性噪声的影响,在集成光子器件依赖于自发四波混频。我们的研究结果强调了需要设计规则的调整,以减轻否则内在的减少量子态纯度。在具有多个并行光子源的设备中的最佳策略是严格限制光子在源外部的产生。否则,我们的结果表明纯度可降低至40%以下。
2022-09-28 quant-ph
Nonlinear interaction of two photons at a one-dimensional atom: spatiotemporal quantum coherence in the emitted field
基于一维光场-原子相互作用模型,对单个二能级原子的非线性光子-光子相互作用进行了理论研究。这个模型使我们能够确定原子非线性对双光子态时空相干性的影响。具体地,对于任何双光子输入波函数,可以获得完整的双光子输出波函数。结果表明,与不同相互作用过程相关的输出态分量之间的量子干涉导致双光子统计中的聚束和反聚束。该理论可用于光子操纵中的各种应用,例如使用光子量子比特的量子信息处理、量子非破坏测量以及纠缠光子的产生。
2003-04-21 quant-ph
Intracavity weak nonlinear phase shifts with single photon driving
研究了一种含有克尔非线性介质的双谐振腔,该介质通过交叉相位调制耦合两个模。其中一种模式由单光子脉冲场驱动,另一种模式由相干态驱动。我们发现相干光束交叉相移的内在相位噪声机制可以归结为单光子从腔中发射时间的随机性。讨论了在弱非线性相位门中的应用。
2009-10-25 quant-ph
Strongly correlated photon transport in nonlinear photonic lattice with disorder: Probing signatures of the localization transition
研究了开放无序非线性光子晶格中少光子态的输运。更具体地说,我们考虑一个波导量子电动力学(QED)的设置,光子从一个链的非线性谐振器与现场玻色-哈伯德相互作用的存在下,一个不相称的潜力散射。应用我们最近开发的图形技术,表示散射矩阵(S-矩阵)与散射图和相关的传播,我们计算的双光子传输概率,并表明它携带的签名的基础多体局域化过渡的系统。我们比较计算出的概率的本征态的参与比,并找到密切的相互作用强度的范围内的协议。我们分析了鲁棒性的传输签名对本地耗散,并简要讨论了可能的实现使用当前的超导电路技术。
2019-03-19 quant-ph
Hamiltonian models of multiphoton processes and four--photon squeezed states via nonlinear canonical transformations
我们引入非线性正则变换,产生有效的多光子下转换过程的哈密顿量,我们定义相关的非高斯多光子压缩态的相干态的多光子哈密顿量。我们详细研究了四光子过程和相应的非高斯四光子压缩态。压缩的实现、光场的统计特性以及相空间分布的结构表明,这些态实现了双光子压缩态的自然四光子推广。
2002-01-28 quant-ph
Nonlinear behavior of geometric phases induced by photon pairs
在本研究中,我们利用时间相关光子对观测到双光子几何相位的非线性行为。这种相位表现为双光子干涉条纹的移动。在某些布置下,几何相位可以非线性地变化,并且变得对偏振状态的变化非常敏感。此外,已知$N$相同偏振的光子的几何相位比一个光子的几何相位大$N$倍。因此,两个光子的几何相位对状态变化的敏感度可以提高两倍。这种对偏振变化的高灵敏度可以用于小偏振变化的精确测量。我们评估的信噪比的测量方案使用的几何相位的非线性行为下的技术噪声和突出的实际优势,该计划。
2011-05-11 quant-ph
Nonlinearity in Single Photon Detection: Modeling and Quantum Tomography
单光子探测器是量子光学和量子信息的重要组成部分。基于超导纳米线的探测器表现出新的性能水平,但没有公认的量子光学模型,这是有效的多个输入光子。通过执行探测器断层扫描,我们改进了最近提出的模型[M. K. Akhlaghi和A.H. Majedi,IEEE应用超临界流体学报。19,361(2009)],并且还研究了这些检测器对光的非线性响应的方式,这对于某些应用是有价值的特征。我们开发了一个设备独立的模型,单光子探测器,采用这种非线性。
2011-08-18 quant-ph
Theory for quantum state of photon pairs generated from spontaneous parametric down conversion nonlinear process
本文提出了一个由自发参量下转换非线性过程产生的光子对的量子态理论,该理论明确地考虑了非线性光学晶体最终尺寸对本征光学模的影响。我们发现这些光子对并不处于纠缠的量子态。解释了信号光和闲频光之间的偏振相关性。我们还表明,从SPDC产生的两个光子在空间上是不分离的,因此信号和闲频光束之间的偏振相关性不是量子非局域性的证据。
2006-02-15 quant-ph
Universal continuous-variable quantum computation: Requirement of optical nonlinearity for photon counting
虽然通用的连续变量量子计算不能通过线性光学(包括压缩),零差检测和前馈实现,但理想光子计数测量的包含克服了这一障碍。这些测量有时通过分束器阵列来描述,以将光子分布在几种模式中。我们表明,这样的计划不能用来实现理想的光子计数,这样的测量必然涉及非线性演化。然而,这种对非线性的要求可以“离线”,从而允许使用线性光学进行通用的连续变量量子计算。
2002-03-19 quant-ph
Photon avalanche triggered by a single photon in a bistable nonlinear optical cavity
Universite Grenoble Alpes, CNRS, LPMMC(格勒诺布尔阿尔卑斯大学,法国国家科学研究中心,微观与分子物理研究所);Pitaevskii BEC Center, CNR-INO and Dipartimento di Fisica, Universita di Trento(皮塔耶夫斯基玻色-爱因斯坦凝聚中心,意大利国家研究委员会红外光学研究所及特伦托大学物理系);MajuLab, CNRS-UCA-SU-NUS-NTU International Joint Research Unit(迈朱实验室,法国国家科学研究中心-南法大学-新加坡国立大学-南洋理工大学国际联合研究单位)
研究相干驱动非线性光学腔对额外入射单光子的响应,利用量子描述表征单光子刺激下从低光子数态到高光子数态的跳跃,发现基于光学双稳态相变图的巨大响应,提出全光单光子雪崩探测器策略。
2026-06-29 quant-ph
Two-photon cooling of a nonlinear quantum oscillator
研究了非线性量子振子与人工原子(量子比特)相互作用的冷却效应。考虑到量子比特-振子相互作用的非线性,我们考虑了通过非线性振子环境库的量子耗散。对于适当的浴温度和谐振器的品质因数,我们证明了有效的冷却低于热背景。由于光子相干函数的行为不同的偶数和奇数光子数的状态,我们描述了一种机制区分这些状态。所开发的分析形式主义是通用的,可以应用到广泛的系统。
2010-03-19 quant-ph
Photonic Nonlinearities via Quantum Zeno Blockade
在单光子水平上实现光学非线性效应是一项非常理想但也极具挑战性的任务,因为存在基础和实际困难。我们提出了一个途径,以克服这些困难,利用量子芝诺封锁的非线性光学系统。具体考虑锂酸盐微谐振器,我们发现,可以实现一个确定性的相位门之间的单光子与近单位保真度。在制造和操作此类器件的现有技术的支持下,我们的方法可以为经典和量子领域的全光应用提供一个使能工具。
2013-03-22 quant-ph
Nonlinear potential of quantum oscillator induced by single photons
量子振子非线性动力学的实验研究是量子物理学的一个长期目标。提出了一种在与光弱相互作用的量子振子上诱导任意非线性势的条件方法。这种任意非线性势可以通过初等条件$X$门的顺序重复来实现。为了实现$X$门,单个光子线性耦合到振荡器,并且随后通过光学零差检测来检测。
2014-12-22 quant-ph
Photon counting schemes and performance of non-deterministic nonlinear gates in linear optics
线性光学中非确定性非线性门的性能依赖于所采用的光子计数方案和这种方案中探测器的效率。我们评估的非线性符号门,这是线性光学量子计算的关键组成部分,两个标准的光子计数方法:双探测器阵列和可见光光子计数器的性能。我们的分析表明,双探测器阵列是不足以提供有效的非确定性非线性变换的光子计数能力,我们确定的门保真度为两个光子计数方法作为探测器效率的函数。
2002-04-15 quant-ph
Nonlinear Optics and Quantum Entanglement of Ultra-Slow Single Photons
在相干制备的原子气体中以超慢群速度传播的两个光脉冲表现出前所未有的强度的无耗散非线性耦合。这使得单光子脉冲能够相干地控制或操纵另一个的量子态。这类过程导致辐射场纠缠态的产生,为量子信息处理开辟了新的前景。
1999-10-22 quant-ph
Nonlinear squeezing generation via multimode PDC and single photon measurement
该研究利用多模 PDC 与单光子添加技术,在弱非高斯条件下实现双模同时非线性压缩,并给出依赖模态结构及本地振荡器配置的最优测量策略。
2024-11-14 quant-ph
Nonlinear interaction between two heralded single photons
利用足够强的非线性来允许两个单光子相互作用不仅是一个迷人的挑战,而且是量子信息科学中许多高级应用的核心。目前,所有已知的方法都是极具挑战性的,尽管有一些已经导致了衰减的经典激光的实验实现。这包括在原子系综和光纤中与弱经典光的交叉相位调制,将入射激光转换为非经典光子流或里德堡阻塞,以及在各种原子系统中具有衰减经典光的全光开关。在这里,我们报告的两个真正的单光子之间的非线性参数相互作用的观察。单光子最初通过预示来自两个独立的自发参量下转换源中的每一个的一个光子而产生。这两个预示的单光子随后在非线性波导中组合,在非线性波导中它们被转换成具有更高能量的单光子。我们的方法突出了量子非线性光学与集成器件的潜力,并且由于光子处于电信波长,它非常适合于量子通信中的应用。
2014-03-09 quant-ph
Generation of pure-state single photons with high heralding efficiency by using a three-stage nonlinear interferometer
实验研究了一种基于光纤的三级非线性干涉仪,并通过光谱工程方法验证了其在产生高效率、高纯度的预言单光子中的应用。在亮度为0.039光子/脉冲时,探测效率达到90%。通过双光子Hong-Ou-Mandel干涉检查源的纯度,其可见度为95% ± 6%(在校正拉曼散射和多对事件之后)。研究表明,用三级非线性干涉仪产生的单光子预示源具有纯度高、预示效率高、亮度高、波长和带宽选择灵活等优点。
2020-02-02 quant-ph
EPR Beams and Photon Number Detector: Toward Synthesizing Optical Nonlinearity
我们给出了两种实验结果。一个是连续变量密集编码实验,另一个是具有高线性响应的光子数探测器,即电荷积分光子探测器(CIPD)。三次相位门是光子量子信息处理中综合测量诱导非线性效应的重要门元件。
2006-01-10 quant-ph
Comment on 'Entanglement of photon-added nonlinear coherent states via beam splitter'
Honarasa、Bagheri和Gharaati [1]研究了分束器介导的非线性加光子相干态纠缠。我们认为,这项工作包含的线性熵和曼德尔参数的数值计算错误,导致错误的结论。我们指出了可能的错误,并描述了必要的更正。基于我们的论点的结论是在与以前发表的文献完全一致。
2017-05-12 quant-ph
Quantum estimation of Kerr nonlinearity in driven-dissipative systems
本文主要研究了驱动耗散系统中克尔非线性的量子测量。在没有耗散的情况下,非线性参数$χ$的测量精度按“超级海森堡标度”$1/N^2$缩放,其中$N$是由于非线性发生器引起的粒子(光子)的总平均数。在这里,我们发现“超海森堡标度”$1/N^{3/2}$也可以通过选择适当的询问时间来获得。在稳态下,只有在单光子损失和单光子驱动或双光子驱动的情况下,当非线性参数接近于0时,才能实现“超海森堡标度”$1/N^{3/2}$。随着非线性强度的增加,“超海森堡标度”消失。在单光子驱动的情况下,当系统在单光子损失的基础上又遭受双光子损失时,在非线性度$χ=0$处将不会出现最佳测量精度。与直觉相反,在双光子驱动的情况下,我们发现并不是双光子损失越大,测量精度就越低。这意味着增加双光子损耗可以在一定程度上提高$χ$的测量精度。
2022-04-12 quant-ph
Cavity nonlinear optics with few photons and ultracold quantum particles
在高Q腔模场中,粒子所受的光作用力取决于场和粒子的量子态。不同的光子数产生不同的光学势,不同的运动态引起不同的场演化。即使对于弱饱和和线性极化率的诱导粒子运动导致非线性场动力学。我们导出了一个包含光子数算符所有幂次的有效场哈密顿量,它预言了即使在少光子能级下的非线性相移和压缩。完整的粒子场动力学的波函数模拟证实了这一点,并显示出显着的粒子场纠缠。
2008-02-17 quant-ph
Robust photon transmission in nonlinear parity-time-symmetric cavities
研究了非线性宇称时间对称双腔耦合系统中的光子传输,该系统包含与腔内光子相关的非线性增益和损耗。稳态的解析解给出一个饱和增益,自动满足宇称时间对称性。本征频率自适应的非线性饱和增益,以达到最大的效率在稳态。我们发现,在弱耦合制度的饱和增益不匹配的损失在稳态,表现出一个自发对称性破缺的外观。宇称时间对称机制中的光子传输效率对耦合强度的变化具有鲁棒性,这通过调节频率或耦合强度来保持最佳效率来改善传统方法的结果。该方案为实现非线性宇称时间对称腔中的稳健光子传输提供了实验平台。
2020-08-07 quant-ph
Nonlinear photon-atom coupling with 4Pi microscopy
实现单光子和单原子之间的非线性相互作用是光学物理学的前沿。受确定性全光量子逻辑的前景的启发,目前正在进行许多努力来寻找合适的实验技术。用透镜将入射光子聚焦到原子上产生了有希望的结果,但受到衍射的限制,只能达到中等的相互作用强度。然而,从高分辨率成像中已知超过衍射极限的技术。在这项工作中,我们采用了超分辨率成像技术,4Pi显微镜,以有效地耦合光到单个原子。我们观察到36.6(3)%的入射场消光,和一个修改的光子统计的传输场-表明在单光子水平的非线性相互作用。
2017-05-29 quant-ph
Properties of entangled photon pairs generated in one-dimensional nonlinear photonic-band-gap structures
我们已经开发了一个严格的量子模型的自发参量下转换的非线性一维光子带隙结构的基础上扩展到单色平面波的字段。该模型提供了所创建的光子对的双光子振幅。在连续和脉冲泵浦下,用双光子振幅测量了信号光场和闲频光场的光谱、时域强度分布以及Hong-Ou-Mandel干涉仪中的符合计数干涉图样。可以使用表征发射的下转换场的宽范围的参数。作为一个例子,由49层GAN/AlN组成的结构被分析为具有高效率的光子对的合适源。
2006-04-04 quant-ph
Synthetic photonic lattices: new routes towards all-optical photonic devices
从光通信到量子信息处理,全光光子器件在许多重要的光子技术和应用中起着至关重要的作用。传统的全光器件设计是基于光子在真实空间中的传播和干涉,需要大量的光学元件,对精确控制具有挑战性。在这里,我们提出了一个新的路线工程全光器件使用光子的内部自由度,形成光子晶体在这样的合成尺寸的光子传播和干涉。我们展示了这种新的设计理念,显示如何重要的光学器件,如量子存储器和光学滤波器可以实现使用合成轨道角动量(OAM)晶格在一个单一的主简并腔。利用合成光子晶格的新设计路线可以显著减少传统设计中对大量光学元件及其微调的要求,为具有新功能的现实全光光子器件铺平了道路。
2016-12-27 quant-ph
Quantum transport of strongly interacting photons in a one-dimensional nonlinear waveguide
我们提出了一种理论方法来解决几个光子通过一维强非线性波导的量子输运问题。我们特别考虑的情况下,光场的演化是由量子非线性薛定谔方程(NLSE)。虽然这种非线性是相当普遍的,我们专注于一个现实的实现,涉及冷原子加载在空芯光纤,原子系统提供了一个可调的非线性,甚至可以在单光子水平大。特别是,我们表明,当光子之间的相互作用是有效的排斥,现场的多光子分量的传输被抑制。这导致透射光的反聚束,并表明该系统充当单光子开关。另一方面,在吸引相互作用的情况下,系统可以表现出反聚束或聚束,这与半经典计算形成鲜明对比。我们发现,聚束行为与系统内光子束缚态的共振激发有关。
2009-11-25 quant-ph
Interaction of Independent Single Photons based on Integrated Nonlinear Optics
光子是量子信息的理想载体,因为它们可以很容易地产生,并且可以长距离传播而不受退相干的影响。因此,它们非常适合量子通信。然而,在大多数情况下,单光子之间的相互作用可以忽略不计。实现这种交互不仅从根本上令人着迷,而且对新兴技术具有巨大的潜力。最近已经表明,即使是单光子之间的弱光学非线性也可以用来执行重要的量子通信任务,比基于线性光学的方法更有效,线性光学具有根本的局限性。原子介质中单光子水平的非线性光学效应已经被研究和证明,但这些既不灵活也不与量子通信兼容,因为它们对光子的波长和带宽施加限制。在这里,我们使用高效非线性波导来观察来自两个独立源的单光子与单光子能级相干态之间的和频产生。集成的室温器件和电信波长的使用使得这种光子-光子相互作用的方法很好地适应于长距离量子通信,使量子非线性光学向复杂量子网络和未来的应用(如设备无关的量子密钥分发)又迈进了一步。
2013-04-12 quant-ph
Hidden Order in Quantum Many-body Dynamics of Driven-Dissipative Nonlinear Photonic Lattices
研究了双光子参量过程驱动下的非线性光子晶格的动力学行为。通过矩阵乘积态的计算,我们证明了从真空中可以产生具有长程隐序的量子多体态。这种顺序类似于Haldron绝缘体的特征。一个可能的解释突出的驱动器的对称性的作用,和光子损失的影响进行了讨论。提出并分析了一种基于超导电路的实现方法
2018-06-28 quant-ph
Cavity Nonlinear Optics at Low Photon Numbers from Collective Atomic Motion
研究了法布里-珀罗光学谐振腔中超冷原子位移引起的克尔非线性和色散光学双稳。在驱动谐振腔中,这种集体运动是由作用在一维腔内光晶格的最低能带中制备的高达$10^5$ $^{87}$ Rb原子上的光学力引起的。原子运动相干性的寿命允许在极低的腔光子数下的强非线性光学,如通过在光子数低于1时观察光学双稳性的两个分支所证明的。
2007-09-05 quant-ph
Quantum computation with Kerr-nonlinear photonic crystals
在本文中,我们考虑了一种实现量子逻辑门的方法,光子的波函数在一维克尔非线性光子晶体中传播。光子晶体通过其介质材料的周期性结构使入射光子发生布拉格反射,形成光子能带结构,即光色散关系。该色散关系降低了光子的波函数的群速度,从而增强了光子的非线性相互作用。(然而,由于群速度相对于波矢的变化非常陡峭,我们必须精确地调整注入光子的波长。)如果光子晶体包括克尔介质层,我们可以有效地将入射光子的波函数的相位旋转大角度。我们表明,我们可以构造由Knill,Laflamme,和Milburn(KLM)提出的非线性符号移位(NS)门。因此,我们可以构造两个量子比特的条件符号翻转门,这对量子计算至关重要。我们的NS门工程与概率统一的原则,而KLM的原始之一是一个不确定性的门检测的辅助光子的条件。
2007-12-22 quant-ph
Entanglement and four wave mixing effects in the dissipation free nonlinear interaction of two photons at a single atom
在原子二能级非线性条件下,研究了单脉冲输入下两光子间的非线性相互作用。利用光在原子中传播的一维模型描述了双光子态的精确时空相干性。结果表明,这种相互作用在输出态中产生了类似于参量下转换中观察到的纠缠的时空纠缠。提出了一种利用量子力学四波混频过程从相干泵浦光中产生光子对的方法。
2003-08-19 quant-ph
Maximally efficient biphoton generation by single photon decay in nonlinear quantum photonic circuits
本文提出非微扰形式理论与具体方案,将临界耦合概念推广到量子化光子模式非线性耦合,证明单光子参量衰变生成双光子态的效率在低吸收损耗下可趋近于1。
2023-09-16 physics.optics quant-ph
Strongly correlated two-photon transport in a one-dimensional waveguide coupled to a weakly nonlinear cavity
利用实空间方法研究了耦合到非线性腔中的一维波导中双光子输运的光子-光子关联性质。结果表明,非线性腔的本征耗散对输运光子的相关性有重要影响。更重要的是,即使在腔中非线性相互作用强度较弱的情况下,也可以在透射光子中获得强关联光子。强的光子-光子关联是由双光子输运中平面波和束缚态之间的Fano共振引起的,Fano共振涉及到相消干涉。
2014-07-23 physics.optics quant-ph
Single Photon Generation in a Cavity Optomechanical System induced by a Nonlinear Photonic Crystal
提出了一种在弱驱动非线性光子晶体混合腔光机系统中实现单光子封锁的新方案。即使当单光子光机械耦合强度小于光模衰减率时,也能实现亚泊松统计。该方案放宽了光机系统中光子封锁对强耦合的要求。结果表明,在通信波长处可以产生光子阻塞。
2017-06-08 physics.optics quant-ph