Quantum Multiplexing with the Orbital Angular Momentum of light
光子的轨道角动量OAM为携带多个用户的量子数据提供了合适的支持。我们提出了两种新颖的光学设置，通过相同的自由空间光链路发送n个量子通信方的信息。这些量子比特可以同时发送，并且共享路径，波长和偏振而不受干扰，从而增加了系统的通信容量。第一种解决方案是量子位组合器，将n个通道合并到同一个链路中，传输n个独立的光子。第二种解决方案，OAM复用器，使用CNOT门将n个光通道的信息传输到单个光子。多路复用器电路的其他应用，如量子算术，以及连接到OAM排序进行了讨论。
2009-01-29 quant-ph
End-to-End Fidelity and Rate Analysis for Zero-Added-Loss Multiplexing
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文针对基于光谱岛的零附加损耗复用（ZALM）开展端到端保真度与速率分析，涵盖多类损耗，以解决传统方案的效率-保真度权衡问题。
2026-10-14 quant-ph
Ultrafast time-division demultiplexing of polarization-entangled photons
最大化量子信道的信息传输速率是实现量子通信的关键。时分复用是一种方法，其最终速率需要能够在超快时间尺度上操纵和检测单光子，同时保持它们的量子相关性。在这里，我们演示了解复用的训练的脉冲单光子使用时间到频率转换，同时保持其偏振纠缠与合作伙伴的光子。我们的技术将具有2.69 ps间隔的脉冲训练转换为具有307 GHz间隔的频率梳，其可以使用衍射技术来解决。我们的工作使量子信息的超快多路复用与商业上可用的单光子探测器。
2014-10-16 physics.optics quant-ph
Entanglement source and quantum memory analysis for zero added-loss multiplexing
本文深入分析了零附加损耗复用（ZALM）架构中的SPDC源、贝尔态测量与量子存储器加载，推导密度算符以评估预示概率、效率和保真度，并揭示了确保双光子高纯度与忠实存储加载的关键特征。
2024-09-26 quant-ph
Continuous Automatic Polarization Channel Stabilization from Heterodyne Detection of Coexisting Dim Reference Signals
本文提出一种利用波分复用弱经典参考信号外差检测和多轴控制算法实现连续无停机自动偏振补偿的方法，并在城域量子网络上实现超过30小时平均相对保真度0.94±0.03的纠缠分发。
2024-11-22 quant-ph
Experimental zero-added-loss multiplexing Bell-pair source for long-haul quantum networks
Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（国家信息通信技术研究所先进ICT研究院）；Department of Electronics and Electrical Engineering, Keio University（庆应义塾大学电子电气工程系）；Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka（大阪大学量子信息与量子生物学中心）
本研究实验演示了基于零附加损耗复用（ZALM）的16个并行频率模式间纠缠交换，结合时频复用实现高贝尔对速率，为实用高速量子中继器和长距离量子网络奠定实验基础。
2026-08-20 quant-ph
Multiplexing scheme for simplified entanglement-based large-alphabet quantum key distribution
我们提出了一个实用的量子密码方案，它结合了高的信息容量，如由高维量子纠缠，提供了一个简单的二维Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）贝尔测试的安全性验证。该方案通过在二维自由度（如光子偏振）上应用纠缠态与另一个自由度（如光子轨道角动量（OAM）或路径）上的高维关联相结合，为量子密钥分发（QKD）的安全验证提供了一条相当简化的途径，旨在利用高维量子系统提高安全密钥速率。它还受益于防止集体攻击的安全性，并且使用现有技术是可行的。
2015-04-29 physics.optics quant-ph
Continuous variable entanglement with orbital angular momentum multiplexing in coherently prepared media
针对涡旋光纠缠研究多聚焦离散变量系统的问题，本文提出相干制备介质中基于拉曼散射的连续变量涡旋光纠缠理论框架，通过数值模拟确定最优条件，为多量子领域应用提供参考。
2025-07-05 quant-ph
Multiplexed on-demand storage of polarization qubits in a crystal
长寿命的多模量子存储器是量子通信发展所需的关键部件。在这里，我们提出了时间复用存储的5光子偏振量子比特编码到弱相干态中的稀土离子掺杂晶体。使用自旋重聚焦技术，我们可以将量子比特保留超过半毫秒。时间复用使我们能够将实验的有效速率提高5倍，这强调了多模存储对于量子通信的重要性。检索时的保真度是高于最大的经典保真度与量子比特编码到单光子上实现的，我们表明，内存保真度主要是由内存的信噪比的限制。这些结果显示了基于稀土离子掺杂晶体的长寿命多模量子存储器的可行性和多功能性。
2016-01-13 quant-ph
Polarization rotation, reference frames and Mach's principle
光的偏振在引力场中旋转。累积阶段只有在局部极化基础上才有实际意义。在静止时空中，我们构造了局部参考系，使我们能够将马赫重磁效应与对旋转的大地测量（质量）贡献隔离开来。马赫效应由选择标准偏振所产生的几何项来补充。在史瓦西时空中，沿着闭合轨道产生的相位是与规范无关的，并且为零。几何项可以对相位做出主要贡献。我们计算了几个轨道的极化旋转，发现它比通常认为的更重要，指出它可能作为未来的重力探测器的作用。
2011-12-05 gr-qc quant-ph
Experimental study on Gaussian-modulated coherent states quantum key distribution over standard telecom fiber
在本文中，我们提出了一个完全基于光纤的单向量子密钥分发（QKD）系统实现高斯调制相干态（GMCS）协议。该系统采用双马赫-曾德尔干涉仪（MZI）配置，其中弱量子信号和强本地振荡器（LO）通过Alice和Bob之间的同一光纤，并在Bob的终端内分成两条路径。为了抑制LO泄漏到信号路径中，这是对过量噪声的重要贡献，我们实现了一种结合偏振和频率复用的新方案，实现了70 dB的消光比。为了进一步减少由于双MZI的相位漂移的系统过多的噪声，我们建议，而不是采用相位反馈控制，一个简单地让爱丽丝重新映射她的数据通过执行旋转操作。我们进一步提出了噪声分析理论和实验。我们的计算表明，组合偏振和频率复用方案可以实现更好的稳定性，在实践中比时分复用方案，因为它允许一个使用匹配的光纤长度的信号和双MZI两侧的LO路径，大大减少了相位不稳定性所造成的不匹配的光纤长度。我们的实验噪声分析量化的三个主要贡献的多余的噪声，这将是指导未来的研究GMCS量子密钥分配系统。最后，我们证明，在“现实的模型”，其中夏娃不能控制系统内鲍勃的终端，一个安全的密钥速率为0.3bit/脉冲在5公里的光纤链路。该密钥速率比实际的BB84 QKD系统的密钥速率高约两个数量级。
2007-09-23 quant-ph
Experimental wavelength division multiplexed photon pair distribution
我们已经在实验上实现了通过电信密集波分复用滤波器的自发参量下转换产生的光子对的分布。使用测量的计数和对称通道之间的重合，我们评估的最大条纹可见度，可以获得与偏振纠缠光子和比较不同的过滤器技术。
2012-10-03 quant-ph
Photonic temporal-mode multiplexing by quantum frequency conversion in a dichroic-finesse cavity
正交时间模（TM）形成了一个场正交的、连续可变的自由度，原则上是无限维的，为量子信息科学和技术创造了一个有前途的资源。理想量子脉冲门（QPG）是一种能够复用和解复用具有相同载波频率、空间模式和偏振的时间正交光脉冲的器件。QPG是使用正交时间模式作为高维量子信息存储和处理的基础的主要使能技术。使用具有时变泵浦或控制场的非线性光学参数过程的QPG实现的最大障碍是对可实现的时间模式选择性的限制，其被定义为与单位效率相结合的完美TM辨别。我们提出了使用脉冲非线性频率转换的光学腔中有很大的不同的精细度为不同的频率，以实现一个几乎完美的TM-选择QPG在低损耗集成光学平台。
2017-08-08 physics.optics quant-ph
Highly-Efficient Quantum Memory for Polarization Qubits in a Spatially-Multiplexed Cold Atomic Ensemble
用于飞行光学量子比特的量子存储器是量子信息科学和技术中广泛应用的关键使能器。一个关键的品质因数是整体存储和检索效率。到目前为止，尽管最近在光脉冲的高效存储方面取得了成就，但量子比特的存储效率有限。在这里，我们报告的极化量子位的量子存储器，结合了平均条件保真度超过99%和效率等于（68 $\pm$ 2）%，从而证明了一个可逆的量子位映射，更多的信息被检索比丢失。量子比特在单光子水平上用弱相干态编码，存储器基于铯原子的细长激光冷却系综中的电磁诱导透明性，空间复用用于双轨存储。这种实现方式在两个轨道上都保持了较高的光学深度，而不会在多路复用和存储效率之间折衷。我们的工作为未来量子网络功能和先进光子电路的测试提供了一个有效的节点。
2018-01-31 quant-ph
Experimental Quantum Communication without a Shared Reference Frame
我们提出了一个强大的量子通信方案的实验实现[物理。93，220501（2004）]使用在偏振和时间上纠缠的光子对。我们的方法克服了由于偏振模式的集体旋转（例如，光纤中的双折射或未对准），对干涉仪的相位波动不敏感，并且除了需要标记不同的光子之外，不需要包括时间参考的任何共享参考系。该方案的实际鲁棒性进一步通过在1 km光纤上实现Bennett-Bennard 1984量子密钥分发协议的变体来显示。
2007-06-13 quant-ph
Self-error-rejecting quantum state transmission of entangled photons for faithful quantum communication without calibrate reference frames
我们提出了一种无需附加光子和校准参考系的两方偏振纠缠传输方案。该方案对信道随机噪声和参考系不稳定性具有较好的鲁棒性，并将其推广到多方Greenberger-Horne-Zeilinger状态传输。此外，两方和多方纠缠传输的成功概率，在原则上，提高到统一时，使用主动偏振控制器。该协议具有结构简单、易于实现、保真度高、效率高等特点，在长距离量子通信和分布式量子网络中具有重要的应用价值。
2018-09-01 quant-ph
Experimental demonstration of robust entanglement distribution over reciprocal noisy channels assisted by a counter-propagating classical reference light
我们通过实验证明了一种方案[Phys.Rev.A87，052325（2013）]，该方案用于在具有互易性的集体噪声信道上稳健地分布偏振纠缠光子对。虽然该方案利用了两个量子比特无退相干子空间的鲁棒性，但通过利用一半纠缠光子的前向传播和经典参考光的后向传播，实现了与信号光子的量子信道的透射率成正比的纠缠共享率。我们在实验上观察到了有效的共享率，同时在传输后保持了高纠缠态。我们还证明了这种保护方法适用于单光子任意偏振态的传输。
2016-07-25 quant-ph
Maintenance-free Operation of WDM Quantum Key Distribution System through a Field Fiber over 30 Days
通过22公里的现场光纤实现了30天的免维护波分复用量子密钥分发。利用偏振无关干涉仪和稳定技术，我们获得了低至1.70%的量子误码率和高达229.8kbps的密钥速率，创造了在不间断运行期间累积595.6Gbit的总安全密钥的记录。
2013-08-05 quant-ph
High-performance source of indistinguishable polarization-entangled photons with a local oscillator reference for quantum networking
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of North Dakota（北达科他大学）
本文提出一种紧凑的自由空间极化纠缠光子源，具有局部振荡器参考，实现了高纠缠度和高干涉可见度，为量子网络提供了一种可扩展的平台。
2026-04-14 physics.optics quant-ph
Discrete, Tunable Color Entanglement
虽然信息的频率复用已经彻底改变了经典通信领域，但颜色自由度（DOF）在量子应用中的应用相对较少。我们实验证明了一种新的混合量子门，它将非简并光子的偏振纠缠转移到彩色自由度上。我们第一次创造了高质量的，离散的颜色纠缠态（带隙高达8.4 THz），无需任何过滤或后选择，并明确验证和量化纠缠量（tangle，0.611 $\pm$ 0.009）的约束密度矩阵;我们生成一系列最大纠缠态，包括一组用于编码量子比特空间的相互无偏基。该技术可以推广到其他光子自由度的偏振纠缠，如轨道角动量。
2009-04-30 quant-ph
A 24 km fiber-based discretely signaled continuous variable quantum key distribution system
我们报告了一个连续可变的密钥分配系统，实现了最终的安全密钥速率为3.45 kb/秒的距离为24.2公里的光纤。该协议采用离散信令和后选择机制提高协调速度，并通过量子态层析技术量化安全性。偏振复用和频率转换方案允许连续波本机振荡器的传输和来自导行声波布里渊散射的噪声抑制超过27 dB。
2009-10-06 quant-ph
Full polarization control for fiber optical quantum communication systems using polarization encoding
本文提出了一种实时偏振控制系统，该系统采用两个非正交的参考信号与数据信号在时间或波长上进行复用。理论和实验结果表明，采用闭环结构的偏振控制器可以实现对多个偏振态的完全控制。实验结果表明，可以忽略不计的增加的惩罚，对应于0.044%的平均增加的光量子误码率，可以实现响应时间小于10 ms，而没有显着的量子信道中的噪声计数的引入。
2007-10-22 quant-ph
Experimental space-division multiplexed polarization-entanglement distribution through 12 paths of a multicore fiber
量子技术的发展和广泛应用在很大程度上依赖于量子通信信道的纠缠度。空分复用（SDM）增强了经典电信中的信道容量，并有可能将这一想法转移到使用当前基础设施的量子通信中。在这里，我们展示了一个SDM的偏振纠缠光子超过411米长的19芯多芯光纤分布偏振纠缠光子对通过多达12个通道同时进行。多路复用传输的质量由每对相对芯的高偏振可见度和CHSH贝尔不等式违反来证明。我们的分配方案在24小时内显示出高稳定性，无需任何主动偏振稳定，并且可以毫不费力地适应更多的通道。该技术增加了量子信道容量，并允许基于单个纠缠光子对源的多用户量子网络的可靠实现。
2021-11-16 physics.optics quant-ph
Photon polarization and geometric phase in general relativity
外引力场的偏振旋转是广义相对论的效应之一，可以作为检验广义相对论精度的依据。仔细分析参考系对于正确评估这种影响至关重要。我们引入了一个操作动机的本地参考系，允许一个特别简单的描述。我们提出了一个解决方案的零测地线在克尔时空是围绕一个新的扩展参数，允许更好地控制的系列，并使用它来计算由此产生的偏振旋转。虽然这种旋转依赖于参考框架公约，我们证明了一个规范独立的几何相位一般时空中的封闭路径。
2011-12-28 gr-qc quant-ph
Polarization rotation and near-Earth quantum communications
我们重新审视由于引力引起的偏振旋转，即引力法拉第效应，并着眼于它在与地球轨道卫星的量子通信中的作用。在静态球对称引力场中，法拉第旋转纯粹是一种参考系（规范）效应。在地球引力场的主要后牛顿膨胀中也是如此。然而，建立本地参考系相对于遥远的恒星导致非零法拉第相位。在地面站与绕地飞行的航天器之间的通信中，这个相位的量级为10^-10。在同样的条件下，狭义相对论的维格纳相位通常在10^-4--10 ^-5的量级。这些阶段导致通信错误的物理下限。然而，这两种类型的错误可以同时减轻。此外，它们被完全参考系独立的方案抵消，该方案还处理发送器和接收器的参考系之间的任意未对准。
2021-10-28 gr-qc quant-ph
Quantum-mechanical description of entanglement between photon's polarization and momentum
矢量光束中光子的偏振态与其动量纠缠已被公认。这里的量子描述是先进的极化，显示纠缠的动量。这是通过表明，琼斯矢量在每个值的动量发挥作用的偏振波函数的意义上说，泡利矩阵表示的笛卡尔分量的偏振在当地的参考系的琼斯矢量的定义。横截性条件的约束指定局域参考系所要求的单位矢量是一个规范自由度，它决定了极化与动量的纠缠，具有可观测的效应。
2017-01-14 physics.optics quant-ph
Low-loss polarization-maintaining router for single and entangled photons at a telecom wavelength
本文提出一种基于低入射角光学元件与交叉电光晶体的干涉仪式保偏振路由器，在电信 L 波段以极低损耗和高保真度实现单光子及双光子 N00N 纠缠态路由。
2025-09-30 physics.app-ph quant-ph
Polarization-entangled quantum frequency comb from a silicon nitride microring resonator
该研究首次实现基于氮化硅微环谐振器与萨格纳克干涉仪的宽带偏振纠缠量子频率梳，提供22对高保真度纠缠光子对，覆盖电信C波段，为量子网络应用铺路。
2024-04-18 physics.optics quant-ph
Multipair-resilient entanglement swapping with complementary linear-optical measurements
Brigham Young University（杨百翰大学）
该研究针对纠缠交换中多对发射导致虚假预示信号的问题，提出采用互补线性光学测量的级联网络，通过BSM与GM组合实现抗扰，提升了贝尔对生成的保真度与传输性能。
2026-08-27 physics.optics quant-ph
Storage and retrieval of vector beams of light in a multiple-degree-of-freedom quantum memory
光在横向平面中的完整结构化，包括强度、相位和偏振，为经典光学以及量子光学和信息科学的应用提供了前所未有的能力。利用特殊的拓扑结构可以增强聚焦、数据多路复用或先进的传感和计量。在这里，我们实验证明了这种空间偏振图案的光束到光学存储器的存储。在单光子水平上，通过在光轴分布上具有拓扑电荷的液晶盒产生一组矢量涡旋模，并证明了恢复后的相位和偏振奇异性的保持.实现的多自由度存储器可以在经典数据处理中找到应用，但也可以在量子网络场景中找到应用，其中结构化状态已被证明可以提供有希望的属性，例如旋转不变性。
2015-07-16 physics.optics quant-ph
Radiative Polarization, Computer Algorithms and Spin Matching in Electron Storage Rings
我们提出了一套笔记，旨在快速参考，辐射自旋极化，计算机算法和自旋匹配的电子储存环。
2017-11-06 physics.acc-ph physics.class-ph quant-ph
Polarization entangled photons from quantum dots embedded in nanowires
我们首次测量了嵌入InP纳米线中的单个InAsP量子点的双激子到基态级联的光子偏振纠缠。我们观察到对参考最大纠缠态的保真度为0.76（2），同时观察到并发度为0.57（6）。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exponential speedup of polarization stabilization for long distance DWDM quantum networks
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Technology Innovation Institute（技术创新研究所）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本研究提出结合波长 bracketed 探测与开关路径分解的方法，在133公里光纤测试台实现无经典参考光的24小时以上连续偏振稳定，为长距离DWDM量子网络提供可扩展的稳定策略。
2026-09-03 physics.app-ph physics.optics quant-ph
How to use the dispersion in the $χ^{(3)}$ tensor for broadband generation of polarization-entangled photons
Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本文通过钻石晶体中的自发四波混频过程，利用电子和振动贡献的量子干涉，实现了宽频带偏振纠缠光子对的生成，无需额外光学工程。
2024-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
