Physics-Informed Discrete-Event Simulation of Polarization-Encoded Quantum Networks
National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
本文提出一种结合物理模型的离散事件仿真框架，用于模拟极化编码光量子网络，通过集成Jones-calculus光学组件和多段光纤模型，验证了仿真器的准确性，并实现了在现实部署条件下预测纠缠分布性能。
2026-05-10 quant-ph
Bi-directional mapping between polarization and spatially encoded photonic qutrits
近年来，人们提出了各种形式的三能级量子系统Qutrits用于量子信息处理。利用本文提出的方法，可以将一个由两个光子在同一时空模式下的偏振态编码的双光子量子态映射到一个空间模式下的单光子量子态。如果我们还能实现到偏振空间的逆映射，就可以在这样的双光子量子点上进行任意幺正运算。在本文提出的两种方案中，仅基于线性光学的方案实现了任意的U（3）运算，成功概率很小。但是，如果加入弱非线性，则可以大大提高成功概率。这些方案在目前的实验技术条件下是可行的。
2009-11-11 quant-ph
Integrated-optics heralded controlled-NOT gate for polarization-encoded qubits
集成光学技术的最新进展使光子学成为量子网络和量子计算协议的一个有前途的平台。集成光学电路的特点是器件占用空间小，具有无与伦比的固有干涉稳定性。在这里，我们利用飞秒激光写入波导的能力来处理偏振编码的量子比特，并提出了一个预示着控制非门芯片上的第一个实现。我们在计算基和叠加基下对该门的性能进行了评估，结果表明该门可以在两个光子之间产生偏振纠缠。通过集成器件的传输使用热膨胀芯光纤和在波导小平面处的热膨胀减小的模场直径来优化。该演示强调了集成量子门用于全光量子网络和量子中继器的可行性。
2018-02-21 quant-ph
Polarization-encoded quantum key distribution with a room-temperature telecom single-photon emitter
该研究利用基于GaN缺陷的室温电信波段单光子源实现偏振编码量子密钥分发，在不同长度光纤测试中获得相应安全密钥率，验证了GaN缺陷在量子通信中的应用潜力。
2024-10-07 quant-ph
High-fidelity transmission of polarization encoded qubits from an entangled source over 100 km of fiber
我们证明了非简并下转换在810和1550 nm的长距离光纤量子通信使用偏振纠缠光子对。在没有暗计数减法的情况下，对双光子可见性的测量已经表明，量子相关性（原始可见性89%）允许使用商业上可获得的单光子探测器在100 km的非零色散位移光纤之后进行安全的量子密码术。此外，量子态层析成像显示状态负性几乎没有退化，从源处的0.99降低到100公里后的0.93，表明传输期间保真度的损失最小。
2008-01-23 quant-ph
Quantum tomography of photon states encoded in polarization and picosecond time-bins
单个光子具有许多物理自由度（DOF），可以携带高维量子系统的状态。然而，在任何特定的演示中通常仅使用单个自由度。此外，当使用更多自由度时，每次分析和测量一个自由度。我们介绍了一个双量子比特信息系统，实现了两个自由度的单光子：偏振和时间。光子到达时间被分成两个时间仓，代表一个量子比特，而它的偏振态代表第二个量子比特。两个时间仓之间的时间差是在没有皮秒尺度的干涉仪的情况下产生的，这比探测器的响应时间小得多。通过分析光子和辅助光子之间的光子聚束同时分析两个物理上不同的自由度。利用量子态层析成像技术，在两个自由度纠缠和不纠缠的情况下，重建了以单光子编码的完整的两量子比特态，重建率高于96%。
2019-03-04 quant-ph
A deterministic and efficient source of frequency-polarization hyper-encoded photonic qubits
本研究基于腔中半导体量子点的中性激子双偶极结构，实现了频率-偏振超编码光子量子比特的确定性生成，具备高生成速率、高纯度等特性，为频率编码量子信息处理提供了新的高效光源方案。
2024-10-04 quant-ph
Fiber-coupled broadband quantum memory for polarization-encoded photonic qubits
University of Maryland Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
该研究提出一种光纤耦合环路-开关量子存储平台，测得约54%的直通效率及按0.5^(N+1)缩放的存储效率，验证了不同存储周期下超宽带偏振光子量子比特的高保真存储，为量子网络提供低损耗存储方案。
2025-05-15 quant-ph
Cross-encoded quantum key distribution exploiting time-bin and polarization states with qubit-based synchronization
量子密钥分发的鲁棒实现需要精确的状态生成和测量，以及抵抗信道干扰的传输。然而，最佳编码方案的选择并不是微不足道的，并且取决于诸如量子信道的外部因素。实际上，稳定且低误差的编码器可用于偏振编码，适用于自由空间信道，而时间仓编码代表光纤信道的良好候选者，因为双折射不会干扰这种状态。在这里，我们提出了一个交叉编码的方案，高精度的量子态，通过自补偿，校准自由偏振调制器和使用偏振传输到时间仓转换器。混合接收机执行到达时间和偏振测量来解码量子态，并成功地导致超过50公里的光纤线轴无干扰的传输。双方之间的时间同步是通过基于量子位的方法来执行的，该方法不需要额外的硬件来共享时钟参考。该系统在12小时的运行中进行了测试，并在密钥和量子比特错误率方面表现出良好和稳定的性能。我们的方法的灵活性代表了一个重要的一步，对光纤和自由空间链路的混合网络的发展。
2021-11-26 quant-ph
Robust Quantum Communication Using A Polarization-Entangled Photon Pair
噪声和实际器件的不完美性是实现量子密码的主要障碍。特别地，光纤中的双折射导致光子偏振中编码的量子比特的退相干。我们展示了如何通过在没有共享空间参考系和精确定时的情况下进行单量子比特量子通信来克服这个问题。量子信息将使用对应于偏振模式之一的时间延迟的“标签”操作被编码在光子对中。尽管使用时间仓，该方法对干涉仪的相位不稳定性是鲁棒的。此外，在理想情况下，没有光子损失的情况下，不需要同步时钟，因为它们只需要标记不同的编码量子位。
2004-11-24 quant-ph
Integrated Silicon Photonic Transmitter for Polarization-Encoded Quantum Key Distribution
提出了一种用于偏振编码量子密钥分发（QKD）的硅光发射机。该芯片在标准硅光子铸造工艺中制造，并在1.3 mm $\times$ 3 mm管芯面积中集成了脉冲发生器、强度调制器、可变光衰减器和偏振调制器。光路中的器件满足QKD的要求。该发射机用于在5公里长的光纤链路上进行BB84 QKD协议的概念验证演示。
2016-06-14 physics.optics quant-ph
Entanglement and teleportation between polarization and wave-like encodings of an optical qubit
光是各种量子信息处理和存储设备之间不可替代的通信手段。由于它们不同的物理性质，这些器件中的一些更强地耦合到量子光波的离散自由度，而一些耦合到量子光波的连续自由度。因此，希望开发一种技术能力来相互转换以这些自由度编码的量子信息。在这里，我们产生和表征的纠缠态之间的双轨（偏振编码）的单光子量子比特和量子比特编码为相反振幅的相干态的叠加。我们还展示了这种状态作为这些编码之间的量子信息接口资源的应用。特别是，我们展示了一个极化量子比特到一个自由传播的连续变量量子比特的隐形传态。
2017-12-29 quant-ph
Polarization-encoded photonic quantum-to-quantum Bernoulli factory based on a quantum dot source
本文实验实现了偏振编码光子量子-量子伯努利工厂，通过三种干涉装置实现代数域基本操作并链接成通用工厂，利用高亮度量子点单光子源验证了方案。
2024-10-15 quant-ph
Photon losses depending on polarization mixedness
我们引入了一个量子信道来描述光子的损失依赖于偏振混合度。这可以看作是一个离散和连续自由度之间存在相关误差的量子信道模型。我们考虑经典信息的连续字母编码弱相干态，以及经典信息的离散字母编码单光子使用双轨表示。在这两种情况下，我们研究的一次性容量的信道和其行为的损失和极化混合之间的相关性。
2009-06-30 quant-ph
On-chip polarization-encoded single-qubit gates with twisted waveguides
本文发展了飞秒激光直写扭曲波导的严格理论，证明其能在满足设计约束下实现任意偏振变换，为片上偏振编码信息处理提供了低成本、易原型的稳健构建模块。
2023-07-10 physics.optics quant-ph
Integrated optical waveplates for arbitrary operations on polarization-encoded single-qubits
集成光子技术应用于量子光学，最近在几个量子信息领域实现了大量突破性实验。路径编码最初用于演示单个或多个量子位的操作。然而，偏振编码方法通常更简单且更有效。双量子位集成逻辑门以及复杂的干涉结构已经成功地证明了利用飞秒激光写入光子电路中的偏振编码。尽管如此，执行单量子位旋转的集成设备仍然缺失。在这里，我们展示了基于波导的波片，由飞秒激光脉冲制造，能够有效地产生任意的单量子比特操作的偏振编码。利用这些新的组件，我们制造和测试一个紧凑的设备的量子态层析成像的两个偏振纠缠光子。集成光学波片完成了在芯片上完全操纵偏振编码量子位所需的工具箱，揭示了集成量子计算，传感和模拟的新方案，并可能在标准光子器件中找到应用。
2013-07-29 physics.optics quant-ph
A Reconfigurable Relay for Polarization Encoded QKD Networks
提出了一种用于极化编码量子密钥分发（QKD）网络的中继节点重构方法。中继可以在可信和不可信模式之间切换，以适应不同的网络条件、中继距离和安全要求。这不仅扩展了QKD网络运行的距离，而且还实现了点对多点（P2MP）网络拓扑。所提出的架构将昂贵且精密的单光子探测器（SPD）集中在中继节点处，易于维护和冷却，同时简化每个用户节点，使得其仅需要用于低成本量子位制备的商用设备。
2021-06-02 cs.NI physics.app-ph quant-ph
Cavity-Enhanced Collective Quantum Processing with Polarization-Encoded Qubits
merQlab, Department of Computer Graphics, Vision and Digital Systems, Silesian University of Technology（merQlab，计算机图形学与视觉数字系统系，西里西亚理工大学）
本文提出一种腔增强的光学架构，用于集体量子处理，通过回路腔体模式的偏振子空间编码逻辑量子比特，利用可编程偏振变换实现单量子比特操作，并通过偏振选择非线性相互作用生成可调可控相门，实现通用门集。
2026-08-13 cs.AI quant-ph
Heralded Noiseless Amplification of a Photon Polarization Qubit
单模的非确定性无噪声放大可以规避放大量子信号的独特挑战，例如不可克隆定理和确定性量子态放大的最小噪声成本。然而，现有设备不适合放大基本光学量子信息载体，即跨两个光学模式相干编码的量子比特。在这里，我们构建了一个相干双模放大器，以展示第一个预示着无噪声线性放大的量子比特编码在一个光子的偏振态。在这样做的过程中，我们将现实量子比特信道的传输保真度提高了五倍。量子比特放大器有望扩展安全量子通信和其他量子信息科学技术协议的范围。
2012-08-29 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
A faithful solid-state spin-wave quantum memory for polarization qubits
偏振编码的量子比特在量子信息任务中特别有用，这是由于在单个空间和时间模式下容易传输、精确的量子比特操作和对退相干的高鲁棒性。偏振编码量子比特的可靠存储对于构建大规模量子网络至关重要。在这里，我们展示了一个忠实的量子存储器的光子偏振量子比特使用无噪声光子回波协议实现的稀土离子掺杂晶体（151 Eu 3+：Y2SiO5）。基于对Y2SiO5晶体2位151Eu3+离子的详细光谱研究，利用对两个正交偏振态提供近似均匀吸收的单片晶体实现了量子比特存储器。对于单光子级相干脉冲携带的量子比特的存储，获得了0.919（24）的过程保真度，这超过了使用经典的测量和准备策略可以实现的最大保真度。这种紧凑的器件将为构建长寿命的可移植量子存储器和基于存储器的量子网络提供有用的解决方案。
2022-04-13 quant-ph
Polarization and Orbital Angular Momentum Encoded Quantum Toffoli Gate Enabled by Diffractive Neural Networks
针对量子通用操作需求，提出并实验演示了基于单光子偏振和轨道角动量编码的衍射神经网络量子Toffoli门，实现97.27±0.20%的平均真值表可见度和94.05±0.02%的过程保真度，无需指数级光学元件且可扩展至其他三量子比特门。
2024-11-26 physics.optics quant-ph
Two-step Quantum Key Distribution Schemes Using Polarization and Frequency Doubly Entangled Photons
提出了一种利用频率和偏振双纠缠光子的两步量子密钥分发协议。在该协议中，信息通过对两个双纠缠光子中的每一个的酉操作进行编码，并通过两个步骤从Alice发送到Bob。设计了状态测量装置。对通信的安全性进行了分析。
2007-10-06 quant-ph
Generation of path-encoded Greenberger-Horne-Zeilinger states
研究了三个路径编码光子的Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的产生。受Bouwmeester等人[1]关于偏振纠缠GHZ态的开创性工作的启发，我们找到了光路光子态的相应路径表示，确定了状态生成所需的元素，并提出了我们策略的可能实现。除了采用集成系统的实际优势，可以与成熟的光刻技术制造，我们的例子表明，它是可能的，以提高发电效率，通过使用microwave谐振器。
2017-10-16 quant-ph
A simple scheme for expanding photonic cluster states for quantum information
我们展示了如何编码在单个光子的偏振纠缠集群状态可以直接扩展确定性纠缠额外的量子比特编码的路径自由度的组成光子。这可以使用偏振路径控制相位门来实现。我们用Sagnac干涉仪将路径量子比特和偏振量子比特纠缠在一个光子上，实验证明了这种方法的实用和稳定的实现。我们展示了对路径量子位的相位的精确控制以改变测量基础，并实验展示了使用2光子，3量子位簇状态的基于测量的量子计算的特性。
2010-03-22 quant-ph
Remote state preparation: arbitrary remote control of photon polarization
我们实验证明了第一个远程状态准备的任意单量子比特状态，编码在自发参数下转换产生的光子的偏振。利用简并和非简并波长纠缠源，我们远程制备了两个波长的任意态。此外，我们推导出理论上的界限的状态，可以远程准备给定的两个量子比特资源。
2005-04-20 quant-ph
Spin-orbit implementation of Solovay-Kitaev decomposition of single-qubit channels
Solovay-Kitaev定理允许我们用一组通用的门的基本操作的有限序列来近似任何单量子比特门到任意精度。受此分解的启发，我们提出了一个量子信道模拟器能够实现任何完全积极的保迹映射。我们的实现包括一个辅助量子位，编码在激光束的横模（轨道自由度），一个量子位系统，编码在其偏振（自旋），一个自旋轨道CNOT门和四个单量子位操作执行棱镜和偏振组件。我们的结果描述了任意单量子比特信道的光子偏振使用的横模作为辅助量子比特的实现。
2020-12-03 quant-ph
Passive polarization-encoded BB84 protocol using a heralded single-photon source
本文实现了使用 heralded 单光子源的被动偏振编码 BB84 协议，通过被动随机编码简化设计并增强抗侧信道攻击能力，无需诱骗态，优化资源权衡，实现7%量子比特错误率和5kbps安全密钥率，为可扩展量子通信提供实用框架。
2024-12-04 physics.optics quant-ph
A versatile source of polarization-entangled photons
我们提出了一种方法，用于产生各种各样的纠缠态，编码在N个光子的偏振自由度，在相同的实验装置。从N个任意单光子源发射的不相关光子开始，仅使用线性光学工具，我们演示了所有对称态的创建，例如，GHZ-和W-态，以及N量子位化合物的所有对称和非对称总角动量本征态。
2009-11-26 quant-ph
Fourier State Tomography of Polarization-Encoded Qubits
针对标准量子态层析实验复杂度随量子比特数指数增长的问题，论文实验实现偏振编码光子态的 Fourier 态层析，并证明其测量设置线性扩展且结果准确可靠。
2025-03-24 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Polarization-based Light-Atom Quantum Interface with an All-optical Trap
我们描述了一个系统的实现，用于研究光-物质相互作用使用的$10^6$冷铷87原子，被困在一个单光束的光偶极阱的系综。在这种配置中，原子云的细长形状增加了集体光-原子耦合的强度。全光学捕获允许在低退相干环境中的长存储时间。我们能够对一个原子系综进行数千次测量，而几乎没有破坏。我们报告的结果顺磁法拉第旋转从宏观极化原子系综。我们的研究结果证实了在这个系统中可以实现强的光-原子耦合，这使得它对单通量子信息协议具有吸引力。
2009-02-23 quant-ph
Spontaneous down conversion in metal-dielectric interface - a possible source of polarization-entangled photons
研究了激光斜入射时金属-介质界面的自发下转换现象。在这种情况下，如果使用对应于用于产生的等离子体的Kretschmann配置的激发角，则可以以高效率产生偏振纠缠表面等离子体激元对。如果使用适当的纳米结构的金属膜，允许直接激发表面等离子体激元并满足它们与所产生的表面等离子体激元的相位匹配条件，则可以进一步提高效率。
2014-06-09 physics.optics quant-ph
Quantum dense coding without entanglement
我们描述了一个量子密码协议与多达24维（$\mathcal{D} =4$）的偏振，相位和时间编码发射机产生的状态。该协议可以用现有技术在实验上实现，从时间编码和偏振编码系统中提取。该协议是容错的，并且具有每次传输/检测2的量子比特率，当与状态检测效率相结合时，产生高达1的量子比特效率或BB84-{ \it like}协议的两倍。
2010-05-04 quant-ph
Proof-of-principle demonstration of measurement-device-independent quantum key distribution using polarization qubits
我们进行了一个原理证明的演示测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）协议使用弱相干态和偏振编码量子比特在两个光纤链路的8.5公里。每个链接独立稳定对偏振漂移使用全偏振控制系统，采用两个波长复用的控制信道。一个基于线性光学的偏振贝尔状态分析仪被内置到中间站查理，它通过光纤链路连接到爱丽丝和鲍勃。利用诱饵态，计算出密钥生成速率的下限为1.04x10^-6比特/脉冲。
2013-11-12 quant-ph
Quantum cryptography with polarization, phase and time encoding
我们开发并提出了一种量子密码学的概念，其中相位确定是从光子被检测到的时间，而不是光子被检测到的地方，因此是一个非干涉的过程。相位编码的量子信息包含在单光子态的时间和偏振叠加中，形成希尔伯特维数D等于或大于4的复量子点。在此基础上，我们开发了一种新的量子密钥分发协议，该协议允许在比其他协议更高的噪声下生成密钥。
2008-08-05 quant-ph
Effects of cavity birefringence in polarisation-encoded quantum networks
通过单光子在远距离原子之间产生纠缠是网络化量子计算的基础，是实现大规模囚禁离子和囚禁原子处理器的一条有前途的途径。将发射器定位在光学腔内提供了有效的物质-光界面，但是腔内的镜致双折射对所产生的光子的偏振引入了时间依赖性。我们表明，这种“偏振振荡”的影响可能会导致严重损失的保真度的上下文中的双光子，偏振编码的测量为基础的远程纠缠方案。它总是最好的抑制这些错误的来源，最小化反射镜椭圆，但我们提出了两个补救措施的系统，这不能实现。我们的结论是，即使是适度的腔双折射可能是有害的远程纠缠性能，在一定程度上，可能会限制大规模量子网络的偏振编码方案的适用性。
2022-08-22 quant-ph
Quantum-polarization state tomography
我们提出并证明了一种方法的量子态层析的量子编码的量子$N$光子态的量子偏振。这是通过将$N$光子非确定性地分布到三个路径及其随后的投影中来实现的，对于$N=1$，这相当于测量斯托克斯（或泡利）算子。记录的$N$ -倍符合的统计唯一地确定未知的$N$ -光子偏振状态。所提出的固定设置显然排除了由于移动部件而导致的任何系统测量误差，并且允许在不同状态的断层扫描之间进行简单切换，这使得其成为自适应断层扫描方案的理想选择。
2016-09-07 quant-ph
A Slow-Time Receiver Interface for Turbulent Free-Space Quantum Polarization Links
Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SnT), University of Luxembourg（卢森堡大学安全、可靠与信任跨学科中心（SnT））
本文提出一种慢时间接收机接口，通过扩展静态模型到时域，模拟接收面相位场、光束中心位移和闪烁作为隐含的慢时间随机过程，以改进湍流自由空间量子链路的接收端表征。
2026-04-20 physics.optics quant-ph
Integrated photonic quantum gates for polarization qubits
集成光子电路在量子信息处理方面具有很强的潜力。事实上，通过集成器件操纵光的量子态的能力可能为量子力学的基础测试和新的技术应用开辟新的前景。然而，处理偏振编码量子比特的技术，最常用的方法，在量子光学电路中仍然缺失。在这里，我们展示了第一个集成的光子控制非（CNOT）门偏振编码量子比特。这一结果已使集成，基于飞秒激光波导写入，部分偏振分束器的玻璃芯片上。我们描述了量子门的逻辑真值表，证明了它对预期的高度保真度。此外，我们展示了这种门的能力，可分离的状态转换成纠缠的，反之亦然。最后，充分利用我们的设备的可访问性，通过量子过程层析成像进行CNOT门的完整表征。
2011-05-07 physics.optics quant-ph
Mitigation of birefringence in cavity-based quantum networks using frequency-encoded photons
本文提出用频率自由度编码光子量子比特，通过多个横向腔模式与不同原子跃迁共振耦合，缓解腔双折射对远程纠缠保真度的影响，并在两种囚禁离子系统中给出实现方案。
2025-03-06 physics.atom-ph quant-ph
Immunity of information encoded in decoherence-free subspaces to particle loss
我们证明了，对于一个qudits的合奏，受到集体退相干的形式，完全相关的随机SU（d）幺正，量子叠加存储在退相干自由子空间是完全免疫的去除一个粒子。这提供了一个可行的方案，以保护量子信息编码的偏振态的一系列光子对集体去偏振和一个光子的损失，并可以证明与光子四联体使用目前可用的技术。
2011-11-04 physics.optics quant-ph
Low-loss polarization-maintaining router for single and entangled photons at a telecom wavelength
Tohoku University（东北大学）；National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）
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
Simplified Polarization-Encoding for BB84 QKD Sourced by Incoherent Light of a Silicon Emitter
本文提出一种由硅发射器非相干光源驱动的简化偏振编码BB84 QKD发射机，以2.8 kb/s生密钥率和10.47% QBER验证了全硅QKD发射机的可行性。
2023-10-31 physics.optics quant-ph
Quantum states and linear response in dc and electromagnetic fields for charge current and spin polarization of electrons at Bi/Si interface with giant spin-orbit coupling
对Frantzeskakis、Pons和Grioni [Phys. Rev. B { \bf 82}，085440（2010）]构建的描述具有巨自旋轨道耦合的Bi/Si（111）界面处的量子态的近自由电子模型进行了扩展，并将其应用于能带结构和自旋极化计算，以及直流场和电磁辐射引起的电荷电流和感生自旋的线性响应分析。研究发现，该系统中的大自旋轨道耦合可以允许即使在室温和现实的碰撞率下也能分辨自旋相关性质。原子晶格的几何形状与自旋轨道耦合相结合，导致电流和自旋分量与外场方向相关的各向异性响应。面内直流电场只产生样品中的面内自旋分量，而面内和面外自旋分量都可以被具有不同极化的正向传播电磁波激发。
2011-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
A telecom-wavelength atomic quantum memory in optical fiber for heralded polarization qubits
基于光子的量子信息处理有望产生包括光学量子计算、量子密码学和分布式量子网络在内的新技术。电信波长的偏振编码光子为这些技术的实际实现提供了一个引人注目的平台。然而，尽管在构建与该平台兼容的基本组件方面取得了重要的成功，包括纠缠光子源、有效的单光子检测器和片上量子线路，但是缺少的元件是原子量子存储器，其直接允许在电信波长光子的偏振度中编码的量子态的可逆映射。在这里，我们展示了量子存储和检索的偏振态的预示单光子在电信波长通过实施原子频率梳协议在一个合奏的铒原子掺杂到光纤中。尽管在我们的原理证明演示中存在局限性，例如存储效率和存储时间小，但我们的宽带光物质接口揭示了在未来量子信息处理中使用的潜力。
2015-06-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Design and test of optical payload for polarization encoded QKD for Nanosatellites
基于卫星的低地球轨道（LEO）量子密钥分发（QKD）是目前唯一可行的跨越数千公里的技术。由于卫星的典型开销持续几分钟，因此增加信号速率以最大化密钥长度至关重要。对于将在两年内发射的QUARC CubeSat任务，我们正在设计一个双波长，弱相干脉冲诱饵态Bennett-Bennett '84（WCP DS BB84）QKD源。光学有效载荷设计在一个$12{\times}9{\times}5 cm^3$定制的铝制外壳中。离散变量QKD源由两个对称源组成，工作在785 nm和808 nm。固定激光二极管以分别产生水平、垂直、对角和反对角（H、V、D、A）偏振，这些偏振被组合并衰减到0.3和0.5光子/脉冲的平均光子数。我们通过对输出光束进行空间模式滤波并描述其光谱和时间特性，确保源对大多数边信道攻击是安全的。源的消光比有助于利用$0.817 \pm 0.001\%$的固有量子比特错误率（QBER）。该源工作在200 MHz，这足以提供每秒几千比特的安全密钥速率，尽管在自由空间信道中估计有40 dB的损耗
2022-11-19 physics.optics physics.space-ph quant-ph
Bell-State Quantum Holography with Metasurfaces
The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Exeter（埃克塞特大学）
本文实验实现贝尔态量子全息术，利用偏振复用超表面在纠缠光子对中编码全息图像，并提出量子全息层析技术逐像素重建密度矩阵，为高维量子通信与信息处理提供可扩展方案。
2025-11-10 physics.optics quant-ph
Birefringent spin-photon interface generates polarization entanglement
针对微柱腔双折射限制自旋-光子纠缠的问题，理论推导出将量子点共振调谐至腔模式间可实现任意双折射下的最大纠缠与布居反转，并适用于产生多光子簇态。
2024-04-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Experimental generation and characterization of single-photon hybrid ququarts based on polarization-orbital angular momentum encoding
高维量子态是量子信息领域中一种很有前途的资源。在这里，我们提出了实验生成的四维量子态，或quququarts，编码在一个光子的偏振和轨道角动量。我们的新技术，基于q板设备，允许在所有五个相互无偏基地制备和测量量子点。本文报道了用层析法重建不同量子态的四维密度矩阵。
2010-09-15 physics.optics quant-ph
Time-bin encoded quantum key distribution over 120 km with a telecom quantum dot source
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本研究首次验证了在电信波段QKD系统中将量子点单光子源与时间槽编码结合的可行性，并实现了120公里光纤上的安全密钥分发。
2026-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Interface-Induced Conservation of Momentum Leads to Chiral-Induced Spin Selectivity
研究了电子从直波导到自旋轨道耦合螺旋线的非平衡动力学。传输被发现是自旋选择性的，并可以导致大的巡游电子的自旋极化。自旋选择性的程度取决于界面区的宽度，没有发现单点耦合的极化。我们表明，这是由于扩展接口所产生的动量守恒条件。因此，我们确定界面结构和动量守恒的手性诱导的自旋选择性的关键成分，并确认这种机制是强大的静态无序。
2021-11-29 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Molecule-based coherent light-spin interfaces for quantum information processing -- optical spin state polarization in a binuclear Europium complex
固态光学量子信息处理（QIP）这一新兴领域的成功关键取决于获得共振光学材料。稀土离子（REI）由于其非凡的光物理和磁量子特性（例如长的光学和自旋相干寿命（$T_2$））而适合用于QIP协议。然而，分子纳入REI，尽管具有有利的性质，如原子精确的量子可调性，固有的可扩展性，和大的便携性，尚未被研究的QIP应用。作为REI分子用于光学QIP应用的有用性的第一个证据，我们在这项研究中证明，窄光谱孔可以在双核Eu（III）配合物的非均匀加宽的$^5$ D $_0\to^7$ F $_0$光学跃迁中燃烧，呈现均匀线宽（$Γ_h$）= 22 $\pm$ 1 MHz，在1.4 K下转换为$T_2 = 14.5$ $\pm$ 0.7 ns。此外，观察到长寿命的光谱孔，证明有效的极化Eu（III）的基态核自旋，全光自旋初始化和寻址的基本要求。这些结果阐明了基于REI的分子复合物作为多功能相干光自旋接口在量子通信和处理中的应用的有用性。
2020-06-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
