A low-noise frequency down-conversion to the telecommunication band for a quantum communication based on NV centers in diamond
我们证明了低噪声频率下转换的光子在637 nm的电信频带在1587 nm的差频产生在一个极化的锂离子电池。转换器的内部转换效率估计为0.44，这是通过430 mW的泵浦功率实现的最大值，而由强cw泵浦激光器引起的内部背景光子的速率估计为在约1 nm的带宽内为9 kHz/mW。利用与转换器本征特性有关的实验值，并利用637 nm输入光脉冲的强度相关和平均光子数，推导出转换后的电信光脉冲的强度相关。讨论了利用金刚石中的NV中心实现单光子频率转换到通信波段进行长距离量子通信的可行性。
2014-02-12 quant-ph
Towards a quantum interface between telecommunication and UV wavelengths: design and classical performance
我们提出并表征了通信波长（1311 nm）和Yb-偶极跃迁（369.5 nm）之间的量子接口基于PPKTP波导中的二阶和频过程。使用经典明亮的光示出了高于5%（10%）的外部（内部）转换效率。
2016-01-25 physics.optics quant-ph
Quantum frequency conversion of quantum memory compatible photons to telecommunication wavelengths
我们报告了一个实验，演示了与原子量子存储器兼容的弱光脉冲到电信波长的量子频率转换。我们利用PPLN非线性波导实现了波长从780 nm到1552 nm的单光子弱相干态的转换，转换时间为30 ns。我们测量的最大波导内部（外部）转换效率η_int = 0.41（η_ext = 0.25），我们表明，信噪比（SNR）是足够好的，以减少输入光子数低于1。此外，我们表明，晶体中的泵浦光产生的噪声是成比例的设备的光谱带宽，这表明更窄的过滤可以显着增加信噪比。最后，我们证明了量子频率转换器可以通过转换时间仓量子比特并测量转换后的量子比特保真度来工作在量子机制中。
2013-08-05 quant-ph
C-band single photons from a trapped ion via two-stage frequency conversion
基于光纤的量子网络需要电信波长的光子来连接长距离分离的量子比特。被捕获的离子是量子网络的主要候选者，具有高保真度的双量子比特门，长相干时间，以及容易发射与离子内部量子比特状态纠缠的光子的能力。然而，捕获的离子通常发射与电信光纤不兼容的波长的光子。在这里，我们展示了可见光光子的频率转换，从S-P偶极跃迁的被困的Ba+离子，到电信C波段发射。这些结果是实现长距离捕获离子量子互联网的重要一步。
2022-02-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spatial and spectral characterization of photon pairs at telecommunication-wavelength from type-0 spontaneous parametric down-conversion
针对通信波长下纠缠光子源表征困难的问题，对0型自发参量下转换源的光子对进行空间与光谱表征，实验验证晶体温度可调控光子特性，为其在量子通信复用方案中的优化应用奠定基础。
2022-08-31 quant-ph
Chip-integrated visible-telecom photon pair sources for quantum communication
光子对源是实现量子纠缠和量子通信的基本构件。硅光子学的最新研究已经证明了电信波段内光子对源的有希望的特性，包括亚毫瓦光泵浦功率、高光谱亮度和高光子纯度。然而，大多数适用于本地操作（如存储和计算）的量子系统支持可见光或短近红外波段的光学跃迁。与电信波长相比，在这种波长下二氧化硅中显著更高的光学衰减限制了这种本地节点之间可以发生的基于光纤的量子通信的长度尺度。通过光纤连接这种系统的一种方法是通过可以桥接可见光和电信波段的光子对源，但是还没有在集成平台中开发出应该产生具有高信噪比的窄带光子对的合适的源。在这里，我们首次展示了纳米光子可见电信光子对源，使用高品质因数氮化硅谐振器产生明亮的光子对，具有前所未有的重合-意外比（CAR）高达（3800 +/- 200）。我们进一步展示了微谐振器的色散工程，以使不同种类的被困原子/离子，缺陷中心和量子点连接到未来量子通信系统的电信频段。
2018-05-10 physics.optics quant-ph
Quantum and classical telecommunication channel multiplexing
我们演示了光的一个经典相干态和一个量子态在一个单折射光纤中的复用。为此，我们利用自发参量下转换和量子频率转换产生光子对在854 nm和电信O波段。先驱光子触发通信C波段激光脉冲。通信单光子和激光脉冲被组合并耦合到标准通信光纤。在光纤后面的经典和量子信号的低背景时间相关性表明成功的电信信道复用。
2015-07-22 quant-ph
Efficient single sideband microwave to optical conversion using an electro-optical whispering gallery mode resonator
将传统的微波电路与光通信波段连接起来是现代通信的核心。未来的量子信息网络将需要相干的微波-光转换，以通过低损耗的光通信网络将电子量子处理器和存储器连接起来。利用工作在单微波光子水平的电光调制器可以实现高效的转换。在标准的电光调制方案中，这是不可能的，因为上变频和下变频的边带都必须存在。在这里，我们展示了真正的单边带上变频或下变频在三重谐振回音壁模式谐振器明确解决模式与不对称的自由光谱范围。与以前的实验相比，我们显示了三个数量级的提高电光转换效率达到0.1%的光子数转换为10 GHz的微波音在0.42mW的光泵浦功率。该方案与现有的超导3D电路量子电动力学技术完全兼容，可用于非经典状态转换和通信。我们的转换带宽大于1 MHz，并且基本上没有限制。
2016-01-27 physics.optics quant-ph
A Pure and indistinguishable single-photon source at telecommunication wavelength
按需单光子源在电信波长处发射纯的和不可区分的光子，是部署基于光纤的量子网络的关键资产。事实上，单光子可以作为飞行量子比特，允许长距离的量子信息通信。嵌入GaAs中的自组装InAs量子点构成了高质量单光子的优良的几乎确定性源，但是绝大多数源在900-950 nm波长范围内工作，排除了它们在量子网络中的采用。在这里，我们提出了一种量子频率转换方案，用于将单光子从量子点转换到电信C波段，大约1550 nm，实现40.8%的端到端效率，同时保持高纯度和高程度的不可分辨性在转换过程中与测量值的$g^{(2)}(0)=2.4\%$和$V^{\text{corr}}=94.8\%$，分别。
2022-01-07 quant-ph
Certifying position-momentum entanglement at telecommunication wavelengths
成功利用高维量子相关性及其在电信基础设施中的集成对于提高鲁棒性和密钥生成速率的尖端量子技术至关重要。光子对的位置-动量Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）纠缠是研究这种高维量子关联的一个很有前途的方法。在这里，我们实验证明自发参量下转换（SPDC）产生的光子对的EPR相关的非线性晶体与0型相位匹配在电信波长的第一次。为了实验观察EPR纠缠，我们在信号和空闲模式的近场和远场平面上进行扫描测量。我们证明EPR相关性具有高达45个标准差的统计显著性。此外，我们确定我们的源形成的纠缠大于1，表明维度大于2。在1550 nm左右的电信波长下工作，我们的源与当今部署的电信基础设施兼容，从而为将高维纠缠源集成到量子通信基础设施中铺平了道路。
2022-01-10 physics.optics quant-ph
Resource-efficient frequency conversion for quantum networks via sequential four-wave mixing
报道了一种利用单泵浦激光器在光子晶体光纤中实现布拉格散射四波混频的高效频率转换方案。我们证明了在1092 nm的Sr+ P1/2 - D3/2发射波长和电信C波段之间的相干光的双向转换，上转换和下转换的转换效率分别为4.2%和37%。我们将讨论如何可行的计划，以满足时间，光谱和偏振稳定性的要求的混合光物质量子网络。
2020-08-11 physics.optics quant-ph
Tunable spectral correlations of highly multimode visible light via broadband quantum frequency conversion
Cornell University（康奈尔大学）；NTT Research, Inc.（NTT研究所）；Yale University（耶鲁大学）
本文提出利用超短脉冲泵浦的光学参量放大器和绝热频率转换，在超过45 THz带宽内实现并测量了超过400个频率模的可见光压缩态，展示了以少量硬件资源生成和操控部分可编程多模量子态的方法。
2026-10-07 physics.optics quant-ph
Visible-to-telecom quantum frequency conversion of light from a single quantum emitter
量子频率转换（QFC）是一种非线性光学过程，其中量子光场的频率被改变，同时保持其非经典相关性，20年前首次被证明。同时，它被认为是实现量子中继器的重要工具，因为它允许将量子存储器与作为量子信息载体的电信波长光子连接。在这里，我们展示了由量子点（QD）发射的可见单光子（711 nm）到电信波长（1，313 nm）的有效（>30%）QFC。对波长转换前后的一阶和二阶相干性的分析清楚地证明了在频率转换过程中，相干时间和光子反聚束等重要性质是完全守恒的。我们的研究结果强调了单光子源与QFC相结合的巨大潜力，作为一种有前途的量子中继器方案技术。
2012-04-27 physics.optics quant-ph
Quantum Transduction of Telecommunications-band Single Photons from a Quantum Dot by Frequency Upconversion
将光的非经典状态从一个波长转换到另一个波长的能力是集成不同量子系统的一个要求，这些量子系统利用双折射带光子进行量子信息的光纤传输，并利用近可见的固定系统进行操纵和存储。此外，由于近红外探测的挑战，将1.3 μm的单光子源转换为可见光波长进行探测将是线性光量子计算的组成部分。最近，在单光子功率水平的转导已经通过频率上转换完成，但它还没有被证明是一个真正的单光子源。在这里，我们测量了半导体量子点在1.3 μm到710 nm的触发单光子发射，总探测（内转换）效率为21%（75%）。我们证明了710 nm信号保持了1.3 μm信号的量子特性，产生了光子反聚束二阶强度相关g^（2）（t），表明光场由g^（2）（0）= 0.165 < 0.5的单光子组成。
2011-08-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum telecommunication based on atomic cascade transitions
提出了一种具有长寿命原子存储的通信波长量子中继器，并利用冷原子系综对它的关键元件进行了实验验证。通过原子级联发射，产生1530 nm和780 nm光子的纠缠对。前者是长距离量子通信的理想选择，后者自然适合映射到长寿命的原子存储器。加上我们之前演示的光子到原子量子比特转换，拟议的电信量子中继器的两个基本要素现在都已经实现。
2006-01-10 quant-ph
Two-step frequency conversion for connecting distant quantum memories by transmission through an optical fiber
远距离量子通信需要遥远的量子存储器之间的纠缠。为此，光子传输是连接遥远的记忆所必需的。在这里，我们首次开发了两步变频过程（从可见光波长到电信波长并返回），涉及使用独立的双频转换介质，其中目标量子存储器是金刚石中的氮空位中心（具有637.2nm的发射/吸收波长），并且实验地表征作用于来自衰减的CW激光器的光的该过程的性能。实现了约7%的总转换效率。测量了频率转换过程中产生的噪声，并估计了氮空位（NV）中心发射的单光子信号的信噪比。所开发的频率转换系统具有未来的应用，通过长光纤信道在电信波长的量子中继器网络的传输。
2018-05-01 quant-ph
Ultranarrow-Band Photon Pair Source Compatible with Solid State Quantum Memories and Telecommunication Networks
我们报道了一个由广泛非简并腔增强自发下转换产生的超窄带光子对源。该源被设计为与Pr3+固态量子存储器和电信光纤兼容，信号和空闲光子分别接近606 nm和1436 nm。两个光子的光谱带宽都在2 MHz左右，与掺杂Pr3+的量子存储器的带宽相匹配。该源非常适合涉及固态量子存储器的长距离量子通信架构。
2013-04-25 quant-ph
Wave Function Engineering for Spectrally-Uncorrelated Biphotons in the Telecommunication Band based on a Machine-Learning Framework
不可分辨的单光子是从量子通信到光子量子计算的大量量子信息处理应用的关键成分。在宽光谱范围内产生不可区分的单光子的主流平台是基于通过非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC）产生双光子。然而，SPDC双光子的纯度受到其光谱相关性的限制。在这里，我们提出了一个设计配方，机器学习框架的基础上，在很宽的光谱范围内的双光子联合光谱振幅的工程。通过定制KTiOPO $_4$（KTP）晶体的极化分布，我们用数值方法表明，在应用适度的8 nm滤光片后，在1310 nm、1550 nm和1600 nm波段可以分别实现99.22%、99.99%和99.82%的光谱纯度。因此，机器学习框架能够在整个电信波段上产生几乎不可区分的单光子，而无需求助于KTP晶体在1582 nm附近的群速度匹配波长窗口。
2019-04-26 physics.optics quant-ph
Efficient bidirectional quantum frequency conversion between telecom and visible bands using programmable III-V nanophotonic waveguides
针对量子频率转换难以同时兼顾多性能指标的问题，本研究基于可编程InGaP纳米光子波导实现通信与可见光波段的双向QFC，以更低泵浦功率获得更高转换效率，支撑可扩展量子网络发展。
2025-11-18 physics.optics quant-ph
Pulsed Sagnac source of polarization-entangled photon pairs in telecommunication band
我们报道了一个在1550 nm通信波段的偏振纠缠光子对源，它是基于皮秒脉冲泵浦的周期性极化的LiNbO_3晶体中的非共线自发参量下转换。该源是利用基于偏振的Sagnac干涉仪实现的，该干涉仪采用0型非共线准相位匹配配置。通过测量可见度>96%的偏振相关干涉条纹和检验贝尔不等式的Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）形式的实验违反，验证了偏振纠缠。CHSH-贝尔参数S被发现是2.72 \pm 0.04，与18个标准偏差的统计不确定性。
2019-03-30 quant-ph
Efficient and low-noise single-photon-level frequency conversion interfaces using silicon nanophotonics
光学频率转换的应用范围从可调谐光源到量子信息科学的窄带接口。在这里，我们展示了在纳米光子芯片上通过紧凑型（占地面积< 0.5 x 10^-4 cm ^2）Si 3 N4微谐振器中的四波混频布拉格散射实现的高效、低噪声频率转换。我们研究了三种频率转换配置：（1）在980 nm波段内几个纳米的光谱平移，（2）从1550 nm到980 nm的上转换，以及（3）从980 nm到1550 nm的下转换。在第一个过程的转换效率从25%到最后两个过程的转换效率> 60%的范围内，信号转换带宽> 1GHz，所需的连续波泵浦功率< 60 mW，背景噪声水平在几fW和几pW之间，这些器件适合于从InAs量子点的单光子态的量子频率转换。耦合模式方程和Lugiato-Lefever方程的基础上的模拟被用来模拟器件的性能，并显示与测量定量协议。
2015-10-08 physics.optics quant-ph
A two-way photonic interface for linking Sr+ transition at 422 nm to the telecommunications C-band
我们报道了一个单级双向接口，能够连接Sr+囚禁离子量子比特在一个长距离的量子网络。我们的接口在422 nm的Sr+发射波长和电信C波段之间转换光子，以实现光纤上的低损耗传输。我们已经实现了在单光子水平上的上转换和下转换，效率分别为9.4%和1.1%。此外，我们还证明了噪声水平足够低，可以在未来进行真正的量子操作。
2018-10-15 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
Design of spontaneous parametric down-conversion in integrated hybrid SixNy-PPLN waveguides
高效率和高纯度的光子源是量子信息处理的迫切需要。设计了一种用于产生通信波段高纯度II类自发参量下转换（SPDC）光子的芯片级SixNy和薄膜混合极化LiNbO 3波导。在1560 nm处获得了225%W ^（-1）·cm^（-2）的二次谐波产生效率。联合光谱分析进行估计的SPDC光子的频率相关性，产生高达95.17%的本征纯度。在SPDC的带宽内，这些高纯度光子对的产生率估计为2.87 * 10^7对/s/mW。我们的芯片级混合波导设计具有大规模的芯片上量子信息处理和集成的光子有效的量子密钥分发通过高维时间能量编码的潜力。
2019-10-31 physics.optics quant-ph
Picosecond Pulsed Squeezing in Thin-Film Lithium Niobate Strip-Loaded Waveguides at Telecommunication Wavelengths
在一个具有集成度和稳定性的平台上实现高水平的脉冲压缩是连续变量量子信息处理的关键要求。通常，高度压缩的状态是用窄带光学腔和块状晶体实现的，限制了可扩展性。利用集成光学器件中的单通参量下转换，我们演示了皮秒脉冲在薄膜掺锂条形加载波导中的正交压缩。对于小于0.3 W的片上峰值功率，我们测量到高达-0.33 $\pm$ 0.07 dB的压缩，推断片上值为-1.7 $\pm$ 0.4 dB。这项工作突出了带加载波导平台的宽带压缩应用和光子量子技术的发展的潜力。
2022-04-12 quant-ph
Two-stage, low noise quantum frequency conversion of single photons from silicon-vacancy centers in diamond to the telecom C-band
本研究针对金刚石硅空位中心单光子需适配长距光纤网络的需求，提出两阶段差频混合的低噪声量子频率转换方案，实现到电信C波段的高效转换并保留光子统计特性。
2023-07-21 physics.optics quant-ph
Breaking Lorentz reciprocity with frequency conversion and delay
基于频率变换和延迟的非对易性，提出了一种打破洛伦兹互易性的方法。该方法不需要磁性材料或谐振物理，允许可扩展和宽带非互易电路的设计。用这种方法，两种类型的回转器-线性，非互易电路的通用积木-构造。使用这些回转器中的一个，我们创建了一个环行器，在5 - 9 GHz频带内具有> 15 dB的隔离度。我们的设计可以很容易地扩展到具有合适的频率转换元件的任何平台，包括用于电信的半导体器件或用于量子信息处理的片上超导实现。
2017-11-06 physics.app-ph physics.class-ph physics.optics
Strongly squeezed states at 532 nm based on frequency up-conversion
量子精密测量利用非经典态来提高测量设备的精度。在这种背景下，强压缩真空态光已被证明是一种有用的资源。它们通常由自发参量下转换产生，但迄今为止还没有在更短的波长下产生，因为不存在合适的非线性材料。在这里，我们报告在532 nm处的强压缩真空态的产生与5.5 dB的噪声抑制通过频率上转换从电信波长1550 nm。上转换的状态中使用的模型马赫-曾德尔干涉仪，以说明它们在量子精密测量的使用。
2016-05-12 quant-ph
Telecom-to-Visible Quantum Frequency Converter on a Silicon Nitride Chip
本文提出首个氮化硅芯片上的可见光-电信波段量子频率转换器，利用布拉格散射四波混频实现1260 nm到698 nm的单光子上转换，并通过噪声抑制实现5%转换效率，为CMOS兼容量子网络器件奠定基础。
2025-05-15 physics.optics quant-ph
Quantum frequency conversion between infrared and ultraviolet
报道了在周期性极化KTP波导中利用单级上转换实现红外和紫外波长之间的量子频率转换。由于单片波导设计，我们设法将电信波段输入光子转移到Yb ${}^{+}$的离子偶极跃迁波长369.5 nm。外（内）转换效率约为5%（10%）。该转换器中使用的高能泵浦引入了自发参量下转换（SPDC）过程，这是UV模式中噪声的原因。使用这个SPDC过程中，我们发现，转换器保留非经典相关的上转换过程中，呈现这种小型化的接口源的量子态的光在紫外线。
2016-10-11 quant-ph
Non-classical two-photon interference between independent telecom light pulses converted by difference-frequency generation
实验研究了可见光波长转换后两光子间的HOM干涉。在实验中，我们利用自发参量下转换制备了一个预示的单光子，另一个光子来自780 nm的弱激光源。我们通过在极化的锂离子电池中使用差频产生将两个光子的波长转换为1522 nm的电信波长，然后观察光子之间的HOM干涉。观测到的可见度是$0.76\pm 0.12$，它清楚地显示了两个光子的非经典干涉。高可见光干涉是实现可见光光子发射源产生的光子的光纤量子通信的重要一步。
2013-04-01 quant-ph
A Waveguide Frequency Converter Connecting Rubidium Based Quantum Memories to the Telecom C-Band
相干地转换单个光子和纠缠光子的频率和时间波形的能力对于互连未来量子信息网络的各种元素将是至关重要的。在这种情况下，特别重要的是由能够存储量子信息的材料系统（所谓的量子存储器）发射的光子的量子频率转换。已经有显著的努力来实现量子频率转换，使用非线性晶体，具有来自宽带光子对源和固态发射器的非经典光。然而，到目前为止，固态量子频率转换还没有实现长寿命的光量子存储器。在这里，我们展示了一个超低噪声的固态光子量子接口，适用于连接基于原子系综的量子存储器的电信光纤网络。该接口基于集成波导非线性器件。作为原理的证明，我们将由基于铷的量子存储器发射的780nm处的预告单光子转换为1552nm的电信波长。我们证明了大量的非经典转换的光子和预示信号之间的相关性。
2014-02-12 quant-ph
Coherence and Entanglement Preservation of Frequency-Converted Heralded Single Photons
我们报道了近红外光子从854nm波长到1310nm的电信O波段的量子频率转换，总转换效率为8%。在854nm处的纠缠光子对通过II型自发参量下转换产生。在非线性脊形波导中，一个光子与强泵浦光场混合，将其转换为1310nm。我们证明了在转换过程中光子的一阶和二阶相干性的保存。在此基础上推导了双光子态的相干函数，并与实际测量的相干函数进行了比较。这种测量表明了对的时间-能量纠缠的保持。88%的可见度违反了贝尔不等式。
2017-03-08 quant-ph
Quantum Frequency Conversion of $μs$-long Photons from the Visible to the Telecom-C-Band
本研究实现了与Pr³⁺:Y₂SiO₅量子存储器兼容的微秒级单光子级脉冲从可见光到电信C波段的高信噪比差频转换，为量子存储与量子处理节点的接口提供了可行方案。
2025-02-24 quant-ph
Frequency-bin entanglement from domain-engineered down-conversion
频率编码正迅速成为量子信息协议的一个有吸引力的前景，这是因为与其他光子自由度相比，频率编码具有更大的希尔伯特空间和更高的抗噪声能力。为了充分利用频率编码作为QIP的实用范例，需要一种有效且简单的频率纠缠源。在这里，我们提出了一个单通源的离散频率仓纠缠，不使用过滤或谐振腔。我们使用一个域工程非线性晶体，以产生一个八模式的频率仓纠缠源在电信波长。我们的方法利用了与大块晶体源相关的高预示效率和简单性。
2022-01-18 quant-ph
Deterministic reshaping of single-photon spectra using cross-phase modulation
光的频率转换已被证明是通信、光谱学、成像和信号处理的关键技术。在量子领域，它也为实现量子网络提供了巨大的潜力，这些网络将不同的物理系统和量子增强的信息处理结合在一个大的计算空间中。在过去的二十年里，量子光（如单光子）的频率转换已经被广泛研究，使用全光混频，最终目标是实现无损和无噪声转换。我展示了另一种途径，这个目标使用频率转换引起的色散管理光子晶体光纤中的交叉相位调制。由于该过程的确定性和全光学性质，在通信频带中的单光子波包的无损和低噪声频谱整形已经很容易地实现，调制带宽高达0.4 THz。进一步证明了该方案适用于对非经典频率关联、波包干涉和两光子纠缠的控制。这种方法为量子信息处理提供了一种新的光子相干频率接口。
2016-04-07 physics.optics quant-ph
Microwave-to-optical conversion via four-wave-mixing in a cold ytterbium ensemble
将超导量子比特与光子连接需要无噪声的微波-光学换能器，这是目前在单光子水平上尚未实现的技术。我们建议使用四波混频的冷镱（Yb）原子在亚稳态的“时钟”状态准备的合奏。参量过程使用两个高位里德堡态进行10 GHz微波光子和通信E波段光子之间的双向转换。为了避免由于自发发射而产生的噪声光子，我们考虑远离中间态失谐的连续操作。我们使用的输入输出形式主义预测的转换效率的$\approx50\%$与$\approx100$ kHz的带宽。
2019-04-18 physics.atom-ph quant-ph
Multimode Squeezed State for Reconfigurable Quantum Networks at Telecommunication Wavelengths
ICFO - Instituto de Ciencias Fotonicas, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科学技术研究所）；Laboratoire Kastler Brossel, Sorbonne Université, ENS-Université PSL, CNRS, Collège de France（卡斯勒布罗塞尔实验室，索邦大学，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，法兰西公学院）；Sorbonne Université, LIP6, CNRS（索邦大学，LIP6实验室，法国国家科学研究中心）
本研究提出了一种在电信波长下产生多模式压缩态的实验源，实现了多方纠缠和可重构性，为可扩展的连续变量量子信息协议奠定基础。
2024-02-02 quant-ph
A compact frequency-stabilized pump laser for wavelength conversion in long-distance quantum communication
我们展示了一个紧凑的频率稳定的激光器在1064 nm使用多普勒自由饱和吸收光谱的分子碘。实现的激光频率稳定度和线宽分别为5.7 × 10-12（对应于1.6 kHz的激光频率的不确定性）和400 kHz。所开发的稳频激光器可用作泵浦激光器，用于从可见光到电信（反之亦然）的波长转换，以在基于光纤的量子通信中的远程节点处连接利用钻石中的氮空位中心的量子存储器。
2018-07-10 physics.optics quant-ph
Nonlinear Electro-Optic Visible Photonic Circuits for Solid-State Quantum Defects
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Korea University（高丽大学）；Sejong University（世宗大学）；KIST School, Korea University of Science and Technology（韩国科学技术院KIST学院）
本文提出一种非线性光电可见光子电路，通过整合周期性极化频率转换与GHz带宽的电光开关，实现高功率绿色光发射和高对比度调制，用于固态量子缺陷的高保真量子控制。
2026-03-23 physics.optics quant-ph
Quantum optical waveform conversion
目前提出的长距离量子通信架构依赖于通过光通信信道连接的量子处理器网络[1，2]。这种网络的关键资源是基于物质的量子系统与用于信息传输的量子光场的纠缠。这些材料系统的光相互作用带宽是光通信可用带宽的一小部分，并且量子光输出脉冲的时间形状通常不适合长距离传输。在这里，我们证明了量子光脉冲与光谱定制的经典场的非线性混合可以将量子脉冲压缩100倍以上，并灵活地重塑其时间波形，同时保留所有量子特性，包括纠缠。波形转换可以与量子光发射器的先驱阵列一起使用，以实现光通信的全数据速率的量子通信。
2010-10-11 quant-ph
Infrared Spectroscopy with Visible Light
红外（IR）光学范围内的光谱测量提供了材料的独特指纹，可用于材料分析，环境传感和健康诊断。目前的红外光谱技术需要使用适合在红外范围内操作的光学设备，这面临着性能差和成本高的挑战。在这里，我们开发了一种光谱技术，它允许在红外范围内使用可见光谱范围内的组件的光谱测量。该技术是基于红外和可见光光子的非线性干涉，通过自发参量下转换（SPDC）产生。可见光子的强度干涉图案取决于穿过介质的IR光子的相位。这允许从可见光子的测量确定IR范围内的介质的性质。该技术可以替代和/或补充传统的红外光谱技术，因为它使用了成熟的光学组件的可见光范围。
2015-06-24 physics.optics quant-ph
Microwave-to-optics conversion using a mechanical oscillator in its quantum groundstate
在微波和光域中的信号之间的转换对于经典电信以及将未来的超导量子计算机连接到全球量子网络都具有极大的兴趣。对于量子应用，转换必须是高效的，并且在最小的添加经典噪声的范围内操作。虽然使用机械换能器已经证明了有效的转换，但到目前为止，它们都在大量的热噪声背景下工作。在这里，我们克服了这一限制，并展示了GHz微波信号和光电信波段之间的相干转换，热背景小于一个声子。我们使用一个集成的，在芯片上的电光机械设备，耦合表面声波驱动的谐振微波信号的光学机械晶体具有2.7 GHz的机械模式。我们在其量子基态中初始化机械模式，这允许我们以最小的附加热噪声执行转换过程，同时保持光机械协同性>1，使得映射到机械谐振器中的微波光子被有效地上转换到光域。我们进一步验证了整个转导过程中微波信号的相干性的保存。
2020-05-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Interference fringes in a nonlinear Michelson interferometer based on spontaneous parametric down-conversion
量子非线性干涉仪（QNI）可以通过检测可见光子来测量样品的红外物理量。系统地研究了基于二阶非线性晶体自发参量下转换的迈克尔逊量子干涉仪。提出了QNI的简化理论模型。从理论和实验上证明了QNI的干涉可见度、相干长度、等倾干涉和等厚干涉。作为QNI的应用实例，利用等倾干涉和等厚干涉测量了BBO晶体的折射率和两个表面之间的角度。
2021-09-17 physics.optics quant-ph
Highly efficient frequency conversion with bandwidth compression of quantum light
混合量子网络依赖于不同量子节点的有效接口，因为基于参数下转换源、量子点、色心或原子的元件在频率和带宽上根本不同。虽然已经在非常不同的系统中证明了脉冲操纵，但是迄今为止，不存在同时提供有效带宽压缩和实质频率转换的接口。在这里，我们展示了一个工程和铌酸锂频率转换过程，实现这两个目标。我们将纯光子在电信波长的可见光范围内，同时压缩的带宽由7.47的因素下保存的非经典光子数统计。我们实现了75.5%的内部转换效率，大大优于频谱滤波的带宽压缩。因此，我们的系统在以前不兼容的量子系统之间建立了联系，这是迈向可用量子网络的一步。
2016-10-26 physics.optics quant-ph
Mode-selective single-photon addition to a multimode quantum field
光的光谱-时间模式可用于产生高维高斯量子态。这种状态是连续变量量子信息协议的基础，其中它们必须支持模式选择性非高斯操作。我们发展了一个一般的框架，通过参数下转换过程的多模光态的单光子添加。我们确定了单模和模式选择性光子添加的分析条件。我们发现，光谱模式的选择性，可以实现在第二类共线下转换，而单模条件检索非共线的第一类和第二类过程。数值结果显示光子添加在近红外和电信波长的参数下转换过程中。
2021-10-27 quant-ph
Fourier transform infrared spectroscopy with visible light
非线性干涉仪通过检测相关的可见光允许在中红外范围内进行光谱分析，对于该光谱分析，可使用具有更高比探测率和更低暗计数率的非冷却检测器。我们提出了一种新的方法注册的光谱信息，它结合了非线性干涉仪使用非简并自发参量下转换（SPDC）与傅里叶变换光谱学的概念。为了提高光谱覆盖率，我们在周期极化的铌酸锂$_3$中使用了宽带非共线的SPDC。不需要光谱选择性检测，实现了光谱带宽大于100 $\,$ cm $^{-1}$的连续光谱。我们证明了聚丙烯样品的透射光谱测量与~ 6 $\,$ cm $^{-1}$分辨率在3.2 $\,μ$ m至3.9 $\,μ$ m之间的光谱范围。
2020-03-18 physics.optics quant-ph
Optimal conditions for Bell test using spontaneous parametric down-conversion sources
我们从理论和实验上研究了自发参量下转换（SPDC）光源贝尔实验的最佳条件。在理论上，我们表明，相对较大的平均光子数（通常为$\sim$ 0.5）是可取的，以观察Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式的最大违反。在实验中，我们利用SPDC光源产生的1550 nm通信波长的偏振纠缠光子对，进行了无后选择的Bell实验。虽然违反的CHSH不等式没有直接观察到由于我们的系统的整体检测效率，实验值吻合得很好，与实验不完善的理论。此外，在小平均光子数（$\leq0.1$）范围内，我们提出并证明了一种从有损实验数据中估计出测试态中固有的理想CHSH值的方法，而无需假设输入量子态.
2018-08-25 quant-ph
Amplifying Frequency Up-Converted Infrared Signals with a Molecular Optomechanical Cavity
针对分子光机械耦合实现的频率上转换红外信号强度弱、检测难的问题，提出利用分子集体模式强耦合增强与斯托克斯边带泵浦的放大机制，可将信号强度提升千倍以上，为红外转可见光提供可行方案。
2024-04-16 physics.optics quant-ph
Quantum frequency conversion of memory-compatible single photons from 606 nm to the telecom C-band
我们报告的量子频率转换的存储器兼容的窄带光子在606 nm的电信C波段在1552 $\,$ nm。与基于镨的固态量子存储器兼容的200 $\,$ ns长光子在周期性极化铌酸锂波导中使用单步差频产生过程进行频率转换。我们的特点的转换中所涉及的噪声过程，并通过应用强光谱滤波的噪声，我们证明了高信噪比转换在单光子水平（SNR $\,>\,$ 100的平均输入光子数每脉冲为1）。我们最后观察到，从自发参量下转换对源获得的带宽为1.8 $\,$ MHz的记忆兼容预示单光子，在转换后仍然显示出很强的非经典行为。我们首先证明，预示和转换预示光子之间的相关性停留在非经典制度。此外，我们使用转换器装置作为频域分束器测量了预示光子的预示自相关函数，得到值$0.19\pm0.07$。目前的工作代表了一个步骤，几个量子存储器系统发射窄带可见光子的电信波长的连接。
2018-03-28 quant-ph
Compact and efficient quantum frequency conversion of a fiber-pigtailed single-photon source
Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de physique de Nice（尼斯大学、法国国家科学研究中心、尼斯物理研究所）；Quandela SAS（Quandela公司）；Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N)（巴黎-萨克雷大学、法国国家科学研究中心、纳米科学和纳米技术中心）
本文提出了一种基于光纤尾端单光子源和铌酸锂波导的高效量子频率转换方案，实现了单光子从 925.7 nm 到电信 C 波段的高效转换，端到端效率达 48.4%。
2025-12-10 quant-ph
Long-distance single photon transmission from a trapped ion via quantum frequency conversion
被囚禁的原子离子是理想的单光子发射体，具有长寿命的内态，可以与发射的光子纠缠。将离子耦合到光学腔使得能够将单个光子有效地发射到单个空间模式中，并且允许控制它们的时间形状。这些特性是量子信息处理和量子通信的关键。然而，这些系统发射的光子由于其波长而不适合长距离传输。在这里，我们报告的传输单光子从一个单一的$^{40}\text{Ca}^{+}$离子耦合到一个光学腔超过10公里的光纤通过频率转换从866 nm的电信C波段在1,530 nm。我们观察到非经典光子统计的直接腔发射，转换的光子和10公里的传输光子，以及保存的光子的时间形状。这种电信就绪系统可以成为长距离量子通信以及未来云量子计算的关键组件。
2017-12-07 quant-ph
Travelling-wave single-photon detectors integrated with diamond photonic circuits - operation at visible and telecom wavelengths with a timing jitter down to 23 ps
我们报道了集成多晶金刚石光子电路的行波超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的设计、制备和测量。我们分析了它们在1600 nm和765 nm附近的近红外波长范围内的性能。近红外探测对于与电信基础设施的兼容性是重要的，而在可见光波长范围内的操作对于与金刚石中的硅空位中心的发射线的兼容性是相关的，金刚石中的硅空位中心可以用作有效的单光子源。我们的探测器具有高临界电流（高达31 μA）和高效率（在765 nm时高达74%）、噪声等效功率（在765 nm时低至4.4*10^-19 W/（Hz^1/2））和定时抖动（低至23 ps）方面的高性能。
2016-03-07 cond-mat.supr-con physics.ins-det physics.optics
A Bright Source of Telecom Single Photons Based on Quantum Frequency Conversion
按需不可区分的单光子源对于量子网络和通信是必不可少的。半导体量子点是最有前途的候选者之一，但它们典型的发射波长使它们不适合用于光纤网络。在这里，我们提出了近红外光子从一个明亮的量子点到电信C波段的量子频率转换，允许与现有的光纤架构集成。我们使用定制的可调谐2400 nm种子激光器在差频产生过程中将单光子从942 nm转换为1550 nm。我们实现了$\sim$ 35%的端到端转换效率，展示了在1550 nm处使用$g^{\left(2\right)}\left(0\right) = 0.04$的接近1 MHz的计数率，并且实现了60%的Hong-Ou-Mandel vibration。我们希望这种方案比直接发射电信波长的量子点源更适合于基于光纤的量子网络。
2021-01-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
