Tailored optical properties of atomic medium by a narrow bandwidth frequency comb
研究了稳态原子极化的出现对量子干涉增强旋光性的影响。抗弛豫涂层电池中的铷原子提供了一个合适的平台来解决多个拉莫尔频率下的现象。它与由光场的频率调制产生的窄带宽频率梳相互作用。Lindblad主方程与三色场提供了一个原子响应的窄带频率梳的微观图片。光场之间的相对相位的方向，在失谐依赖的磁共振，最终捕获与三色场模型。测量的吸收，非线性磁光旋转，以及它们对各种实验参数的依赖关系进行了分析。光场的椭圆率控制着多个拉莫尔频率下的几个物理过程的程度。该研究为解决窄带频率梳与原子系综相互作用中的塞曼相干性提供了一种方法，并将在各种量子器件中得到应用。
2021-03-16 physics.atom-ph quant-ph
Cavity-enhanced narrow bandwidth photon pairs generation at the telecom wavelength with a triple resonance configuration
本文提出了一种基于Ⅱ型PPKTP晶体的通信波段窄带光源。通过对腔体的特殊设计，实现了泵浦和两个下变频场的同时谐振。这是一个远低于阈值的三重共振光学参量振荡器（OPO），它产生带宽为8 MHz的1560 nm左右的光子对。通过时间相关测量得到相干时间为27.7 ns，光子对产生速率为134 s-1 MHz-1 mW-1。由于电信领域的纠缠光子对适合于长距离传输和操纵，因此该光源是量子通信需求的理想选择。
2013-02-23 physics.optics quant-ph
Compact narrowband photon-pair generation by slow-light spectral engineering
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本研究通过慢光谱工程在宽频带谐振腔中实现高纯度的窄带光子对生成，同时保持高 heralding 效率，为量子网络应用提供关键解决方案。
2026-05-19 quant-ph
Interlaced Dynamical Decoupling and Coherent Operation of a Singlet-Triplet Qubit
我们实验证明相干恢复的单重态-三重态叠加的交错量子比特旋转之间的卡尔-珀塞尔（CP）回波序列。然后，我们比较性能的哈恩，CP，级联动态解耦（CDD）和Uhrig动态解耦（UDD）的单重态恢复。在当前情况下，其中门噪声和漂移与空间变化的超精细耦合相结合，对移相有显著贡献，并且脉冲具有有限的带宽，CP和CDD产生相当的结果，T2 ~ 80微秒。
2010-12-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Atomic, molecular and optical physics applications of longitudinally coherent and narrow bandwidth Free-Electron Lasers
短波长自由电子激光（FEL）是科学家可利用软X射线和硬X射线探测各种现象的最新光源，具有化学、物理和生物学应用。这些源包括目前世界上最强大的光源（硬X射线源），其特征是极高的功率和高横向相干性，但第一批自由电子激光的纵向相干性降低。现在可以实现良好的纵向相干性（频域中的窄带宽），在这里我们讨论并说明了一系列利用此属性的实验及其基础物理。主要的应用是那些需要高分辨率（例如共振实验），或时间相干性（例如相干控制实验）。目前可用的光源将实验室激光技术的广泛范围扩展到短波长。
2020-08-25 physics.atom-ph quant-ph
Generation of nondegenerate narrow-band photon pairs for hybrid quantum network
在混合量子网络中，通过光子通道连接两种量子节点需要两个节点及其接口光子之间的中心频率和带宽具有良好的匹配。然而，现有的光子源不能满足这一要求。利用一种新的联合双腔策略，我们报道了腔增强自发参量下转换产生非简并窄带光子对。信号光子和空闲光子的中心频率和带宽被独立地设置为与被捕获的离子和固态量子存储器相匹配。利用该光源，信号光子和闲频光子的带宽和中心频率分别为935 nm处4 MHz和880 nm处5 MHz，归一化光谱亮度为4.9/s/MHz/mW。由于可以独立锁定到两个不同的波长，联体双腔普遍适用于由多个量子节点组成的混合量子网络。
2015-10-08 quant-ph
Tomography of a High-Purity Narrowband Photon From a Transient Atomic Collective Excitation
我们证明了高纯度窄带宽单光子的有效预示产生的瞬态集体自旋激发在热原子蒸气细胞。采用光学零差层析成像，我们完全重建所产生的光子的密度矩阵，并观察到维格纳函数达到零值，而不校正任何效率低下。所产生的光子的窄带宽伴随着产生高光谱亮度的高生成速率。因此，该源与基于原子的量子存储器以及光原子接口中的其他应用兼容。这项工作为制备和测量原子集体激发的任意叠加态铺平了道路。
2012-04-26 quant-ph
Compact source of narrow-band counterpropagating polarization-entangled photon pairs using a single dual-periodically poled crystal
提出了一种利用双周期极化晶体产生反向传播偏振纠缠光子对的方案。与通常的前向波型源相比，该源在后向波方式下具有更窄的带宽。对于2cm长的体晶体，示例源的带宽估计为3.6GHz，并且光谱亮度大于100对/（sGHz mW）。两个并发的准相位匹配的自发参量下转换过程中的一个单一的晶体，使我们的源是紧凑和稳定的。该方案不依赖于任何态的投影，适用于简并和非简并的情况，有利于纠缠光子的应用。
2011-12-20 quant-ph
Faithful Solid State Optical Memory with Dynamically Decoupled Spin Wave Storage
我们报告的光存储器中的稀土掺杂的晶体具有长的存储时间，高达20毫秒，连同1.5 MHz的光带宽。这是通过将光学相干性转移到核自旋相干性来实现的，然后通过动态解耦来保护核自旋相干性免受环境噪声的影响。通过这种方法，我们实现了自旋波存储时间比固有自旋相干寿命增加33倍。不同退耦序列的比较表明，对初始自旋相干不敏感的序列提高了反演效率。最后，干涉实验表明，在整个存储过程中，输入脉冲的相对相位保持不变，可见度接近1，证明了动态解耦对延长量子存储器存储时间的有效性.
2013-02-14 quant-ph
Narrow-band photonic quantum entanglement with counterpropagating domain engineering
光子纠缠是量子信息技术的重要资源，包括量子信息处理和远距离通信。这些应用需要窄带纠缠源，与光子-电子界面兼容，并放松网络介质中色散引起的纠缠退化。然而，这样的千兆赫级带宽是一个挑战的光子纠缠基于传统的自发参量下转换。在这里，我们介绍了一个国家的最先进的领域工程技术的对向传播相位匹配的偏振纠缠产生，这导致在电信波长的固有带宽为7.1 GHz。这种几何结构还解决了在频率简并下纠缠光子对的确定性分离的基本挑战，因此可以在双极化KTP波导中实现有效的共线相互作用，并产生3.4*10^3（GHz*mW*s）^-1的光谱亮度。155 ps的基区到基区Hong-Ou-Mandel下降也证实了源带宽，具有97.1%的高干扰可见度。测量的纠缠违反贝尔不等式高达18.5个标准偏差，与Clauser-Horne-Shimony-Holt S-参数为2.720。量子态层析成像进一步表征了纠缠，保真度F= 95.71%。这些独特的特性为光子纠缠源的发展奠定了基础，并保证了广泛的实际量子信息应用。
2019-05-31 quant-ph
Optomechanics driven by noisy and narrowband fields
研究窄带噪声和结构化电磁场驱动的腔光力学系统，发现蓝失谐噪声驱动可诱导机械振荡反阻尼和自振荡，且当噪声带宽接近机械阻尼时阈值发生显著偏移，双相干音驱动也偏离传统描述。
2024-06-01 quant-ph
Quantum computation in silicon-vacancy centers based on nonadiabatic geometric gates protected by dynamical decoupling
本文首次提出在金刚石硅空位中心中结合非绝热几何门与动力学解耦实现量子计算，利用长寿命基态编码抑制自发辐射，并通过数值模拟验证了该方案在固态系统中实现高保真几何量子计算的可行性与鲁棒性。
2023-08-24 quant-ph
Optimal focusing for maximal collection of entangled narrow-band photon pairs into single-mode fibers
本文从理论和实验两方面研究了准相位匹配体晶体中自发参量下转换产生的光子对在量子通信光源中的辐射特性和通量。我们表明，通过仔细的设计，可以实现良好的定义模式接近光纤的基模，并获得高耦合效率也为散装晶体，这些更容易对齐比晶体波导。我们区分单耦合，条件符合，和对耦合，并显示如何通过改变泵浦模式和光纤匹配模式的聚焦，使用标准的光学元件，这些参数可以最大化。具体来说，我们分析了一个周期性极化的KTP晶体泵浦的532 nm的激光在810 nm和1550 nm的光子对。数值计算结果表明，在最佳聚焦条件下，耦合效率大于94%，根据几何关系L/zR，泵浦模的耦合效率约为1 ~ 2，光纤模的耦合效率约为2 ~ 3，其中L为晶体长度，zR为模式分布的瑞利范围。这些结果与L无关。通过显示单模带宽随1/L减小，我们因此可以设计源以产生窄带宽光子对并将其很好地耦合到光纤中。较小的带宽意味着光纤中长距离传播的色散较小，并且电信布拉格光栅可以用来补偿加宽的光子包-这是时间复用量子比特的一个重要问题。更长的晶体也会产生与sqrt{L}成比例的光纤光子通量的增加，因此，假设正确聚焦，我们只能看到使用长晶体的优势。
2005-11-20 quant-ph
Temporal imaging for ultra-narrowband few-photon states of light
许多量子信息协议通过经由光-物质界面对光子光谱-时间自由度的操纵和检测来实现。虽然目前的实现方式非常适合于诸如量子点的高带宽光子源，但它们缺乏固有窄带光-原子相互作用所需的高分辨率。在这里，我们展示了远场时间成像的基础上交流斯塔克空间自旋波相位操纵的多模梯度回波存储器。我们实现了20 kHz的光谱分辨率，MHz级带宽和相当于0.023个光子的超低噪声，使单量子机制的操作成为可能。
2020-03-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Toward quantum interconnects featuring nanometer-to-picometer bandwidth compression and THz-range quantum frequency conversion
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）；Quandela
本文提出通过量子频率转换与环形谐振腔共振限制的结合，实现量子信息远距离传输中纳秒与皮秒光子的带宽压缩与THz范围频率转换。
2026-04-20 quant-ph
High-bandwidth quantum memory protocol for storing single photons in rare-earth doped crystals
我们提出了一个高带宽的量子存储协议存储单光子在稀土离子掺杂晶体的详细分析。基本思想是受益于相干自由诱导衰变型再发射，当具有宽带光谱的光子被光学致密系综中的窄原子跃迁吸收时，自然发生这种再发射。这允许用于真实材料参数的高带宽存储器。通过将光学相干性转换为自旋相干性（所谓的自旋波存储），借助于处于双稳态配置的自旋状态来获得长存储时间和按需读出。我们给出了明确的公式，并显示数值结果，这使得它有可能获得洞察的依赖性的存储效率上的光学深度和存储的光子的宽度和形状。我们提出了一个可行性研究，在稀土掺杂的晶体，并表明，高效率和高带宽，可以获得与现实的参数。使用自旋波存储的高带宽存储器提供了非常高的时间带宽积的可能性，这对于需要高重复率的实验是重要的。
2013-09-16 quant-ph
High-Efficiency Quantum Memory of Full-Bandwidth Squeezed Light
本研究通过远失谐拉曼过程实现了带宽24 MHz的压缩光量子存储，效率80%，保真度超92%，为高速量子信息处理提供突破性方案。
2025-06-18 quant-ph
Hybrid continuous dynamical decoupling: a photon-phonon doubly dressed spin
本文研究了单个氮空位电子自旋与嵌入自旋的金刚石机械谐振器之间的参量相互作用。自旋和振子之间的耦合通过晶体应变实现，晶体应变在振子的致动时产生并且参数地调制自旋的能量分裂。在自旋的相干微波驱动下，这种参数驱动导致自旋拉比频率锁定到兆赫范围内的振荡器模式。在这种自旋锁定条件下，拉比振荡的衰减时间和非均匀自旋退相时间都增加了两个数量级。我们目前的路线，以延长失相时间，甚至进一步，潜在的放松时间限制。显着的相干保护，我们的混合自旋振荡器系统提供的是让人想起最近提出的级联连续动态解耦方案和结果，从我们强大的，无漂移的应变耦合机制和窄线宽的高品质的金刚石机械振荡器。我们的研究结果表明，在量子信息处理和传感的可行应用。
2016-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct Measurement of the System-Environment Coupling as a Tool For Understanding Decoherence and Dynamical Decoupling
退相干是任何实际实现量子信息处理的主要障碍。减少退相干的主要策略之一是动态解耦-使用外部场来平均环境的影响。只要已知与环境的耦合谱，就可以计算任意控制场下的退相干率。我们提出了一种直接测量浴耦合光谱的光学囚禁超冷原子系综，通过应用光谱窄带控制场。测量的光谱在低频率下遵循洛伦兹形状，但由于阱中原子的振荡运动，在较高频率下表现出非单调特征。这些特征与我们的分析模型和碰撞池的数值蒙特卡罗模拟相一致。从推断的浴耦合谱，我们预测的性能著名的动态解耦序列：CPMG，UDD和CDD。然后，我们将这些序列应用于实验，并将结果与预测进行比较，在弱耦合极限下发现了很好的一致性。因此，我们的工作建立实验的重叠积分形式主义的有效性，是一个重要的一步，实现一个最佳的动态解耦序列为一个给定的测量浴光谱。
2011-03-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Compressive Spectrum Sensing via Spectral Multiplexing in Rydberg Atomic Receiver
School of physics, Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学物理学院）；Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息重点实验室）
提出在波导耦合里德堡原子接收器中利用调频本振实现压缩光谱复用框架，将640 MHz以上带宽压缩至126 kHz原子带宽，压缩比超1000，并通过最大比合并实现约10 dB信噪比增益。
2026-07-03 physics.atom-ph quant-ph
High bandwidth laser-frequency-locking for wideband noise suppression
超低频噪声激光器在激光基础实验中得到了广泛的应用。大多数窄线宽激光器是通过频率噪声伺服环（FNSL）主动抑制其频率噪声来实现的。FNSL的环路带宽（LBW）目前低于兆赫，这逐渐难以满足应用要求，特别是对于宽带量子传感实验。本文通过实验实现了环路延迟限制为3.5 MHz LBW的FNSL，比通常的FNSL高一个数量级。使用这种FNSL，我们实现了70 dB的激光频率噪声抑制超过100 kHz的傅立叶频率范围。该技术在需要抑制宽带激光频率噪声的广阔领域有着广泛的应用。
2021-01-28 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Dynamical decoupling in interacting systems: applications to signal-enhanced hyperpolarized readout
保持相干性的方法广泛地影响所有量子信息处理和计量应用。动态解耦方法通过在噪声环境中保护量子位来实现这一点，但通常被限制在量子位本身不相互作用的极限。在这里，我们考虑替代制度，其中的量子位间的耦合是相同的顺序与环境的退相相互作用。我们提出并证明了一个多脉冲协议，通过适当的哈密顿工程的自旋间耦合，同时抑制退相噪声的量子位，保护横向自旋态。我们基准的方法13 C核自旋量子位在钻石，偶极耦合到彼此和嵌入在一个嘈杂的电子自旋浴，并通过光泵NV中心超极化。我们观察到13 C原子核$T_2^{\prime}\approx$在室温下的有效态寿命为2.5s，比传统的$T_2^{\ast}$自由感应衰变延长了4700倍以上。在施加的量子控制期间，自旋被连续询问，导致13 C NMR谱线变窄，并且由于寿命延长，SNR提高了$>$ 500倍。与超极化一起，自旋询问被$>10^{11}$加速超过常规的7T NMR。这项工作提出了在各种实验平台上应用的耦合量子比特系统的动态解耦策略。
2020-08-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid-spin decoupling for noise-resilient DC quantum sensing
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；KEK（高能加速器研究机构）；National Central University（中央大学）；Kyoto University（京都大学）；Chuo University（中央大学）；Tohoku University（东北大学）
本文提出了一种混合自旋去耦方法，用于提高直流量子传感的抗噪声能力，适用于暗物质探测、梯度传感等领域。
2025-11-20 cond-mat.mes-hall hep-ex hep-ph
Optimized ultra-narrow atomic bandpass filters via magneto-optic rotation in an unconstrained geometry
原子带通滤波器由于其高峰值透射率和窄带宽而被广泛应用于各种应用中。许多以前的文献已经使用法拉第效应来实现这样的滤波器，其中轴向磁场施加在原子介质上。在这里，我们表明，通过使用非轴向磁场，这些过滤器的性能可以得到改善相比，法拉第几何。我们使用数值模型优化这些滤波器的性能，并通过与实验数据的直接定量比较来验证它们的性能。我们发现实验和理论之间非常吻合。这些优化的滤波器可以在目前使用法拉第滤波器的许多领域中找到用途，对光学设置进行很少的修改，从而可以在相对较小的变化下提高性能。
2018-06-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum metrology algorithms for dark matter searches with clocks
诸如动态解耦的量子算法可以用于提高量子传感器对信号的灵敏度，同时抑制对噪声的灵敏度。原子钟是最敏感的量子传感器之一，最近时钟技术的改进使其具有前所未有的精度和准确度。这些时钟对基本常数的变化非常敏感，使它们成为局部超轻标量暗物质的理想探针。基于钍229m异构体的核钟有望进一步提高灵敏度。我们调查使用各种量子精密测量算法在寻找暗物质使用量子时钟。我们提出了一种新的宽带动态解耦算法，并将其与以前提出和证明的量子精密测量协议，即差分光谱和窄带动态解耦进行比较。我们进行数值模拟的标量暗物质搜索与现实的噪声源和会计暗物质退相干。最后，我们讨论了一种替代的钍核跃迁激发方法，绕过了与真空紫外激光器相关的技术挑战。
2023-02-25 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
