Correlation control for pure and efficiently generated heralded single photons
我们提出了一个详细的研究自发参量下转换（SPDC）产生的单光子的性质时，光谱和空间自由度的控制，通过过滤器。我们的结果表明，它是可能的，以获得高的预示效率，尽管使用过滤器的纯预示单光子。此外，我们报告的单光子特性的不对称性表现在II型SPDC源，这取决于选择的信号或闲频光子作为预示之一。
2018-01-18 physics.optics quant-ph
Heralded single-photon source utilizing highly nondegenerate, spectrally factorable spontaneous parametric downconversion
我们报告的一个不可区分的预示单光子态的产生，使用高度非简并自发参量下转换（SPDC）。在极化的磷酸钛氧钾（PPKTP）晶体中加入宽带泵浦脉冲和群速度匹配（GVM）条件，可以产生光谱可分解的光子对。预告光子在近红外中，接近现成的Si单光子探测器的峰值探测效率;同时，预告光子在光纤损耗最小的电信L波段中。我们观察到的SPDC源的光谱因子，因此高纯度（90%）的所产生的预示单光子由几种不同的技术。由于该光源还可以实现高的预测效率（> 90%），因此它将适用于时分复用技术，从而实现伪确定性单光子源，这是光学量子信息和通信技术的关键资源。
2016-03-28 quant-ph
Optimization of the time-multiplexed SPDC source at 900-950 nm range
本文针对基于SPDC的时间多路复用预报式单光子源，在900-950 nm波段进行优化，通过精确建模计算纯度与预报效率，并分析多路复用后的单光子概率。
2025-10-14 quant-ph
Gaussian mode coupling of spectrally broadband photons from bulk spontaneous parametric down-conversion: A spatial-spectral mode analysis of fiber coupling
Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）；Friedrich Schiller University Jena, Institute of Applied Physics, Abbe Center of Photonics（耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理学院阿贝光子学中心）
通过空间-光谱模式分析，揭示体晶体SPDC中光子对收集概率、 heralding效率和光谱纯度之间的权衡源于频率相关的离散空间模式分布，并应用于准相位匹配配置。
2026-06-15 quant-ph
12-photon entanglement and scalable scattershot boson sampling with optimal entangled-photon pairs from parametric down-conversion
纠缠光子源同时具有近1的预示效率和不可扩展性是可扩展的光子量子技术的基本要素。设计并实现了一个超快脉冲激光泵浦自发参量下转换（SPDC）简并纠缠光子源，该源同时表现出~97%的前向效率和~96%的独立单光子间的不可分辨性。这种高效率和频率不相关的SPDC源允许产生第一个12光子真正的纠缠，状态保真度为0.572（24）。我们进一步展示了一个蓝图，可扩展的散射玻色子采样使用12个SPDC源和12*12模式干涉仪的三，四，五玻色子采样，产生计数率超过四个数量级高于所有以前的SPDC实验。我们的工作立即实现了多路复用、散射玻色子采样的高效实现，并预示着远程纠缠光子的产生，为可扩展的光子量子技术开辟了一条有前途的道路。
2018-10-11 physics.optics quant-ph
Heralded quasi-deterministic entanglement sources based on spontaneous parametric down-conversion
NASA Glenn Research Center（NASA格伦研究中心）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）
本文提出双 heralding 技术，通过减少模式和模式排序元件实现高效产生 heralded 非定域纠缠光子对，为光子集成电路实现提供了框架。
2026-03-19 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
A Fibre-Integrated SPDC Heralded Single-Photon Source Using Zn-Indiffused PPLN Ridge Waveguides at Telecom Wavelengths
University of Southampton（南安普顿大学）；Covesion Ltd.（Covesion有限公司）
研究利用锌扩散PPLN脊形波导构建光纤集成单光子源，工作于0型简并SPDC模式。其发射宽带光谱，亮度高，预示效率达58(5)%，纯度高。该成果展示了此平台用于波长复用量子网络的可行性。
2026-07-16 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
Heralded Generation of High-Visibility Three-Photon NOON States
我们描述了一种新的三光子NOON态发生器的实验演示使用一个单一的光子源的基础上自发参量下转换（SPDC）。三光子数纠缠态是通过探测一个先行光子确定性地产生的。用模拟的三光子吸收体测量的干涉条纹揭示了三光子德布罗意波长，并且在没有背景扣除的情况下表现出> 70%的可见度。
2009-03-20 quant-ph
High-fidelity, quasi-deterministic entanglement generation using phase-matched spectral islands in a zero-added-loss multiplexing architecture
本文提出一种基于零附加损耗复用架构和相位匹配光谱岛的纠缠生成方案，利用同岛与跨岛预示使速率近似按N_I^2缩放，通道数减少一个数量级，实现高保真准确定性纠缠分发。
2025-10-09 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
The impact of multimode sources on DLCZ type quantum repeaters
Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q), Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔学院混合量子网络中心）
本文研究了SPDC源的多模发射对DLCZ型量子中继器的影响，通过优化脉冲宽度和时间窗口，提出了实现高保真度纠缠生成的参数优化方案。
2025-11-27 quant-ph
Size invariant twisted optical modes for efficient generation of higher dimensional quantum states
光学涡旋光束被描述为螺旋波阵面，其相位奇异性携带与其空间分布相关的轨道角动量（OAM）。传统光学涡旋的横向强度分布对所携带的拓扑荷有很强的依赖性。然而，理想涡旋光束的横向光强分布与其电荷无关。这种“尺寸不变”的双光束在光学操纵、成像和通信方面有着令人兴奋的应用。在这篇文章中，我们研究了利用双光子模有效地产生光的高维量子态。我们利用自发参量下转换（SPDC）产生了带有OAM的预告单光子。结果表明，用双光子泵浦产生的单光子探测器的探测效率比用普通涡旋光束产生的探测效率高。双光子OAM状态的维度随着泵浦和投影测量中的模式而增加，使用贝塞尔-高斯涡旋模式而不是拉盖尔-高斯模式，给出了模式。
2021-07-05 quant-ph
Cryogenic integrated spontaneous parametric down-conversion
本文证明非线性波导中的SPDC技术与超导探测器的低温运行条件完全兼容，通过对比4 K与室温下的预示效率、二阶相关函数及光谱特性，研究了低温对SPDC过程的影响。
2021-10-14 physics.optics quant-ph
Time-resolved purification of photon pairs from ultrasmall sources
针对超小SPDC光源中光致发光污染双光子态的问题，提出脉冲SPDC结合时间蒸馏的方法，将7 μm铌酸锂薄膜中双光子态纯度从0.002提升至0.99，并验证了正交偏振光子对的存在，为偏振纠缠生成提供可能。
2023-07-10 physics.optics quant-ph
Heralded-Multiplexed High-Efficiency Cascaded Source of Dual-Rail Polarization-Entangled Photon Pairs using Spontaneous Parametric Down Conversion
在双轨光子基中编码的高保真纠缠量子比特对的确定性来源，即，在两个正交模式之一中存在单个光子是量子信息处理的许多应用（包括长距离上的高速率高保真度量子通信）的关键使能技术。这种光子纠缠的最流行和最成熟的来源，例如，利用自发参量下转换（SPDC）或自发四波混频（sFWM）的那些产生纠缠（所谓的连续变量）量子态，其包含来自位于双轨基跨度之外的高阶光子项的贡献，这对大多数应用是有害的。通常使用低泵浦功率来减轻这些高阶项的影响。然而，这降低了对的产生率，并且源变得固有地概率性。我们研究了一个级联源，它在两个SPDC源之间执行线性光学纠缠交换，以产生一个具有更高保真度（理想贝尔态）的光子纠缠态。此外，贝尔交换提供了一个预示性的触发器，我们展示了如何建立一个多路复用源，尽管合理的开关损耗和检测器损耗和噪声，产生一个保真度与成功概率权衡的高效率的高保真双轨光子纠缠源。然而，我们发现，有一个阈值的$1.5$ dB的损失每开关，超过这个阈值的复用损害保真度与成功概率的权衡。
2021-07-29 quant-ph
Second-order correlations and purity of unheralded single photons from spontaneous parametric down-conversion
各种量子技术应用需要具有高产生速率的高纯度单光子。虽然采用不同的方法来产生这样的光子，但来自自发参量下转换（SPDC）的预示单光子是最常用的方法。来自所预示的单光子源的光子产生速率受到探测器记录光子对的符合探测的效率的限制，所述光子对的符合探测低于在每个探测器上单独记录的单光子计数。在本文中，我们提出了一个修正的表达式来计算二阶时间关联函数，$g^{(2)}$为任何固定的时间窗口（bin）和报告的实验表征的未预告和预告的单光子从SPDC过程的纯度。对于给定的泵浦功率，适当地选择时间仓，在没有预示的情况下，我们表明可以以非常高的概率产生具有$g^{(2)}(0) = 0$的更高速率的单光子。
2022-07-14 physics.optics quant-ph
Ultrabright fiber-coupled ploarization-entangled photon source with spectral brightness surpassing 2.0 MHz/mW/nm
本文提出一种超亮偏振纠缠光子源，通过优化单模光纤耦合与共线高斯模型，利用30-mm ppKTP晶体实现2.0 MHz/mW/nm的光谱亮度，保真度达97.8%，为卫星通信等高损耗长距离光链路提供实用方案。
2024-09-23 quant-ph
Quantum storage and manipulation of heralded single photons in atomic quantum memories
我们展示了在基于电磁感应透明的原子量子存储器中，来自腔增强自发参量下转换（SPDC）源的窄带预示单光子的存储和操纵。我们发现，非经典的相关性之间的预示和检索的光子存储过程后保存。通过在反演过程中改变耦合场的强度，我们进一步证明了单光子的波形或带宽可以被操纵，甚至可以增强光子对之间的非经典关联。与以前的工作不同，我们的SPDC源是单模的频率，这不仅减少了实验的复杂性所产生的外部滤波，但也增加了有用的光子产生率。我们的结果可以很容易地放大，从而为未来实现大规模应用在量子信息处理奠定了基础。
2019-07-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A flexible modular all-fiber based photon pair source for quantum key distribution in a network
本文提出一种基于周期性极化晶体中自发参量下转换的柔性模块化全光纤光子对源，支持连续波与脉冲模式、II型和0型SPDC及同晶体双通SHG/SPDC，可即插即用集成编码模块，适用于网络中多种QKD协议。
2023-09-21 quant-ph
Experimental generation of single photons via active multiplexing
按需单光子源是量子科学和技术的基本组成部分。我们通过实验证明了一个方案的概念证明，该方案通过主动多路复用从脉冲自发参量下转换（SPDCs）概率产生的几个预示光子来生成按需单光子。通过利用四光子对源，主动前馈技术，和超快单光子路由器，我们显示了四倍的增强输出光子速率。同时，我们保持了输出单光子态的质量，相关测量证实。我们还通过实验验证，通过红欧曼德尔干涉，路由器不影响单光子的不可分辨性。此外，我们给出了数值模拟，这表明基于四个SPDC源的多路复用的光子可以优于基于高度先进的光子数分辨探测器的预示。我们的研究结果表明，按需单光子产生和可扩展的线性光学量子信息处理的实际实现的路线。
2012-02-07 physics.optics quant-ph
Scalable generation of heralded single photons via active feed-forward switching of a fiber delay line
Institute of Space Research, German Aerospace Center（德国航空航天中心空间研究所）；Institut für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学物理研究所）；Institut für Optik und Atomare Physik, Technische Universität Berlin（柏林工业大学光学与原子物理研究所）；AQLS GmbH（AQLS有限公司）
利用自由空间-光纤混合延迟线结合前馈控制，实现多个光子生成事件的时间同步，将同步速率提升六倍，并支持多光子同步，仅轻微增加高阶光子数贡献。
2026-06-16 quant-ph
Climbing the Fock ladder: Advancing multiphoton state generation
一种用于增强产生更高光子数状态的方案被实现，使用利用用于迭代状态产生的参数下转换源的光时分复用设置。我们对已经产生的光子使用量子反馈机制来诱导连续非线性过程的自播种，使我们能够相干地将光子添加到在反馈回路中传播的光中。这种加法可以在任意选择的往返次数下进行，从而导致多光子态的连续积累。我们的系统只受环路损耗的限制。通过与传播模式兼容并保持传播模式形状的精心设计的波导源，使环形设计成为可能。我们比较了我们的协议与常见的光子数状态的直接预示的准确性和成功概率。这种比较表明，对于相同的保真度，我们基于反馈的设置显着提高了成功概率，对于量子技术的有效利用至关重要。此外，我们还分析了所产生态的量子特性，证明了我们的装置在产生更高光子数态方面的灵活性。
2021-05-08 quant-ph
Closing the detection loophole in the triangle network with high-dimensional photonic states
本研究证明三角网络中基于N00N态（$N=2$）的非定域性对光子损失具有高鲁棒性，可容忍高达10%损失，并利用SPDC源的预示信息关闭探测漏洞。
2025-10-24 quant-ph
Heralded entanglement of on-demand spin-wave solid-state quantum memories for multiplexed quantum network links
本文结合窄带参量光子对源与稀土掺杂晶体固态量子存储器，实现空间分离自旋波存储器间的电信预示纠缠，支持按需读取、前馈相移和15模式时间复用。
2025-10-21 quant-ph
Bi-photon propagation control with optimized wavefront by means of Adaptive Optics
我们提出了一种有效的方法来控制通过SPDC过程产生的纠缠光子的空间模式。双光子光束的传输是由一个变形镜控制的，该变形镜使404nm连续波二极管激光泵浦与非线性BBO I型晶体相互作用。由于采用了自适应光学系统，所产生的808nm SPDC光的传播在2米的距离内得到了优化。通过变形镜作用与纠缠光子符合计数之间的反馈实现了整个系统的优化。我们还证明了双光子耦合到单模光纤的改善。
2012-10-08 physics.optics quant-ph
Highly Nondegenerate Entangled Photon Source for Fiber-Based Quantum Key Distribution
Quantum Optics Jena GmbH（量子光学耶拿有限公司）；Institute of Applied Physics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理研究所）；Max Planck School of Photonics, Friedrich Schiller University Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学马克斯·普朗克光子学院）；Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）
本研究提出一种高非退相干纠缠光子源，通过交叉晶体配置实现680nm和1550nm波长的光子对生成，为光纤量子密钥分发和长距离量子网络提供高效解决方案。
2025-12-12 quant-ph
Generation of heralded vector-polarized single photons in remotely controlled topological classes
该研究利用电压控制q-plate器件和SPDC源，实现了预报式单光子非均匀偏振态的制备与控制，并展示了泵浦光到单光子的强度、相位及矢量偏振结构的完整传递，以及对单光子拓扑类的非局域控制。
2024-02-16 physics.optics quant-ph
A Zero Added Loss Multiplexing (ZALM) Source Simulation
Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；Trinity Quantum Alliance, Trinity College Dublin（都柏林三一学院量子联盟）；University of Arizona（亚利桑那大学）
ZALM 源模拟器通过模块化设计实现对输出速率、保真度和性能的优化，支持多种量子光学组件和参数调节，用于量子网络研究。
2026-02-12 cs.NI quant-ph
Active Temporal Multiplexing of Photons
光子量子比特由于其独特的低噪声特性，构成了颠覆性量子技术的领先平台。光子方法的成本是许多过程的非确定性，包括单光子产生，这是由参数源和光子之间的相互作用引起的。有源时间复用-在时间上重复生成过程并使用光交换网络重新路由到单模-是克服这一挑战的有前途的方法，并且对于大规模应用可能是必不可少的，大大降低了资源复杂性和系统尺寸。要求包括低损耗开关、延迟线、快速光子探测器和前馈系统的精确同步。在这里，我们展示了时间复用的8个'仓'从一个双通预示光子源，并观察到预示和预示光子率的增加。该系统指出了在量子技术中利用时间复用的方法，从单光子源到大规模计算。
2015-08-12 quant-ph
Remote Entanglement of Solid-State Spin Qubits Integrated in Broadband Waveguides
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子技术研究所和纳米科学卡弗里研究所）
研究固态自旋量子比特远程纠缠，结合宽带波导架构与高效光子发射，实现相干控制与高可见度双光子干涉，通过光子介导纠缠生成与实时前馈产生一致纠缠态，确立波导集成锡空位中心为可扩展量子网络节点平台。
2026-07-15 quant-ph
An Ultra-Low Noise Telecom Wavelength Free Running Single Photon Detector Using Negative Feedback Avalanche Diode
在1550 nm波长范围内实现真正的自由运行单光子探测器，同时具有高探测效率（DE），低暗噪声和良好的时间分辨率，这是具有挑战性的。我们报告了一种新的读出系统的信号从负反馈雪崩二极管（NFAD），它允许这些设备在193 K的温度下，并在非常低的暗计数（~100 CPS），良好的时间抖动（~30 ps），良好的DE（~10%）的结果有用的操作。利用弱相干光脉冲（WCP）产生的光子和自发参量下转换（SPDC）产生的光子对，用时间相关方法对两个NFAD进行了表征。这两种类型的光子源的推断探测器效率彼此一致。器件的最佳噪声等效功率估计为8.1 × 10^（-18）W Hz^（-1/2），比典型InP/InGaAs SPAD在自激模式下的噪声等效功率高10倍以上。后脉冲的概率被发现是小于0.1%每纳秒在优化的工作点。此外，我们研究了使用这些检测器的基于纠缠的量子密钥分发（QKD）的性能，并开发了一个模型的量子误码率（QBER），其中包括后脉冲系数。我们通过实验验证了使用这些NFAD在400 km的电信光纤上实现QKD是可行的。我们的NFAD光子探测器系统非常简单，非常适合需要超低噪声和自由运行操作的单光子应用，并且可以容忍一些后脉冲。
2012-05-31 physics.ins-det quant-ph
Heralded three-photon entanglement from a single-photon source on a photonic chip
本文首次在可编程光子芯片上实验实现了可预报的双轨编码三光子GHZ态，保真度达0.573±0.024，为容错光子量子计算提供了关键资源态。
2023-07-05 quant-ph
Room temperature caesium quantum memory for quantum information applications
量子存储器是量子信息网络的关键部件。它们按需存储和检索信息的能力使重复直到成功的战略具有可扩展性。热碱金属蒸气是实现这种存储器的有趣候选者，这要归功于它们的长存储时间和实验简单性。利用拉曼协议的操作实现了高时间带宽产品，这允许经由基于存储器的时间复用对概率操作的量子门进行多次同步试验。这使得拉曼存储器成为一种有前途的工具，其宽光谱带宽便于与其他光子基元（如单光子源）直接接口。在这里，这样一个光-物质界面是在温暖的铯蒸气中实现的。首先，我们研究了偏振编码信息在存储器中的存储。当在偏振干涉仪内的双轨配置中操作拉曼存储器时，可以实现对明亮相干态输入信号的高质量偏振保持。第二，将预示的单光子存储在存储器中。为此，存储器通过源预示事件的前馈按需操作，这是关键的技术能力。在存储之前，在自发参数下转换源中产生单光子，其定制设计在光谱上将光子定制到存储器接受线。存储的单光子的忠实检索被发现是目前有限的存储器中的噪声，在存储器输出的信噪比为0.3。然而，通过测量信号的光子统计，在取回的光中观察到输入的量子性质的明显影响。最后，详细研究了记忆噪声过程。四波混频噪声被确定为拉曼存储器的唯一重要噪声源。
2017-06-04 quant-ph
An efficient, tunable, and robust source of narrow-band photon pairs at the $^{87}$Rb D1 line
我们提出了一个有效的和强大的光子源在$^{87}$ Rb D1线（795 nm）与窄带宽的$δ=226(1)$ MHz。该光源基于远低于阈值的单片光学参量振荡器中的非简并腔增强自发参量下转换。该设置允许与单模光纤的有效耦合。探测效率为$η_{\mathrm{heralded}}=45(5)$ %，未校正的探测光子对数为$3.8 \times 10^{3}/(\textrm{s mW})$ .对于高达$5\times 10^{5}/$ s的对产生速率，源发射具有归一化的预示的二阶相关函数$g^{(2)}_{c}<0.01$的预示的单光子。由于采用单片结构，该源具有固有的稳定性。频率漂移在每小时$δ/20$的数量级上，而没有对发射频率的主动反馈。我们实现了微调的源频率范围内的$ > 2$ GHz通过施加机械应变。
2020-01-23 physics.optics quant-ph
