Optical control of single-photon negative-feedback avalanche diode detector
我们的实验证明，使用明亮的光负反馈雪崩二极管（NFAD）探测器的光学控制。我们确定性地产生假单光子探测，具有比正常操作更好的定时精度。这可能会在量子密码系统中打开安全漏洞。然后，我们将展示如何监测通过雪崩光电二极管的光电流可以用来揭示检测器被蒙蔽。
2020-03-10 quant-ph
Quantum State Detector Design: Optimal Worst-Case a posteriori Performance
所解决的问题是设计一种对特定量子态最敏感的探测器。在这里，我们集中在量子态检测使用最坏情况下的后验概率的检测作为设计标准。这个目标相当于问这样一个问题：如果检测器声明存在一个特定的状态，那么这个状态实际存在的概率是多少？我们表明，最大限度地提高这种最坏情况下的概率（最大限度地提高这种概率的最小可能值）是一个拟凸优化的矩阵的POVM（正算子值的措施），其特征在于测量仪器。我们还表明，与一个给定的POVM，优化是拟凸的矩阵特征的克劳斯算子和表示（OSR）在一个固定的基础。我们使用拉格朗日对偶理论建立确定性和随机检测的最优性条件。我们还研究了检测单个纯态的特殊情况。本文还讨论了凸优化用于量子态探测的数值方法。
2004-03-21 quant-ph
Optimal signal states for quantum detectors
量子探测器通过建立量子系统的某些属性与相应测量设备的一组宏观不同状态之间的相关性来提供有关量子系统的信息。一个具有根本意义的自然问题是量子探测器可以从它所应用的量子系统中提取多少信息。在本文中，我们解决这个问题的一个精确的框架内：给定一个量子探测器实现一个特定的广义量子测量，什么是最佳的性能与它实现一个具体的信息读出任务，什么是最佳的方式来编码的量子系统中的信息，以实现这一性能？我们考虑一些最常见的信息传输任务-贝叶斯成本问题（其中最小的错误歧视是一个特例），明确的消息歧视，和最大的互信息。我们提供一般的解决方案贝叶斯和明确的歧视问题。我们还表明，最大的互信息有一个解释的能力的测量，并推导出各种属性，它满足，包括其关系到可访问的信息的合奏状态，其形式的情况下，组协变测量。我们说明我们的结果与一个嘈杂的两级对称信息完整的测量，其容量，我们给出了分析证明的最优性的例子。这里提出的框架提供了一种自然的方式来表征广义量子测量的信息读出能力。
2011-07-23 quant-ph
Controlling passively-quenched single photon detectors by bright light
基于被动猝灭雪崩光电二极管的单光子探测器可以被强度小于1瓦的相对较亮的光暂时致盲。我描述了一个明亮的光政权适合攻击量子密钥分发系统包含这样的检测器。在这种情况下，接收器Bob中的所有单光子探测器都被来自窃听者Eve的连续照明均匀地致盲。当Eve需要Bob中的某个检测器来产生点击时，她修改她发送给Bob的光的偏振（或用于编码量子态的其他参数），使得目标检测器停止接收光，而其他检测器继续被照亮。目标探测器重新获得单光子灵敏度，当夏娃再次修改偏振时，产生一个单击。因此，Eve可以完全控制Bob，并可以进行成功的拦截-重发攻击。为了检查攻击的可行性，测试了3种不同型号的被动淬火检测器。在实验中，我模拟了一个真实的量子密钥分发系统在受到攻击时探测器接收到的强度图。控制参数和副作用被认为是。看来这次袭击实际上是有可能的。
2009-04-17 quant-ph
Optimal conditions for high-fidelity dispersive readout of a qubit with a photon-number-resolving detector
我们确定了一个简单而有效的方案的量子比特的色散读出的最佳参数。根据量子比特的状态（基态或激发态），腔的共振会向红侧或蓝侧移动。量子比特态是通过检测穿过腔的光子数来推断的。事实证明，这种检测比仅检测光子的存在或不存在提供了更好的测量保真度。我们表明，辐射腔的任何一个频率，它转移到一个次优的测量结果。探测光子的最佳频率被确定，以及位移与谐振器泄漏的最佳比率。它示出，以最大限度地提高一个长期的测量的保真度，它是足够的，以使用优化的光子计数中的信噪比的参数。在该方案的各种物理实现中，对于单次测量可以达到99%的保真度。
2019-12-08 quant-ph
Optimal universal programmable detectors for unambiguous discrimination
讨论了m维希尔伯特空间中任意n个未知量子态的无模糊可编程鉴别器的设计问题。ADC是一种固定的测量，有两种输入寄存器：程序寄存器和数据寄存器。数据寄存器中的量子态是用户想要识别的，其被确认为在程序寄存器中的n个状态中。寄存器的任务是告诉用户存储在程序寄存器中的状态与数据寄存器中的状态等价。首先，我们给出了一个判定无模糊可编程可编程逻辑器件的充分必要条件。然后，如果$m=n$，我们提出了一个最佳的明确的可编程的可编程逻辑器件，在这个意义上最大限度地提高最坏情况下的成功概率。最后，我们提出了一个适用于任意n个量子态的通用无模糊可编程控制器。
2006-10-16 quant-ph
Influence of detector motion on discrimination between photon polarizations
我们调查的歧视时，测量移动探测器的光子偏振。两个明确的和最小误差的歧视被认为是，我们分析的最佳成功（正确）的概率作为一个函数的设备的速度。文中还讨论了极化鉴别的Holevo界，计算表明，Holevo界和最佳成功（正确）概率同时增大或减小。
2012-04-26 quant-ph
Designing optimal linear detectors -- a bottom-up approach
本文开发了一种系统的方法来实现具有优化灵敏度的线性检测器，从而可以检测极弱的信号。首先，一般的约束条件推导出一个特定的类的输入输出传递函数的线性检测器。然后使用量子网络综合技术找到该类中传递函数的物理实现，该技术允许直接从输入-输出传递函数推断物理设置。通过探索具有最小内模数的最小实现，证明了最优的检测器是内压缩方案。然后，研究了由宇称时间对称系统激发的非最小实现，系统地恢复了量子非破坏测量。
2023-01-06 astro-ph.IM quant-ph
Robust countermeasure against detector control attack in practical quantum key distribution system
在量子密钥分发（QKD）的实际实现中，存在不必要缺陷的物理系统会被窃听者利用。基于检测器的不完美性，检测器控制攻击已经在多个量子密钥分配系统上成功实施，并引起了广泛关注。在这里，我们提出了一个强大的对策，对这些攻击只是通过引入一个可变衰减器在前面的检测器。该对抗方法不仅能有效对抗强光攻击，而且对隐蔽性和威胁性更强的非强光攻击也具有很强的鲁棒性。与以往的技术改进不同的是，我们的对抗模型中将单光子探测器作为黑盒处理，通过统计QKD系统的探测率和误码率来检测窃听者。除了理论证明外，该对策还得到了实验论证的支持。我们的对策是一般意义上的，它是独立的技术细节的检测器，并可以很容易地应用到现有的量子密钥分配系统。
2019-09-24 quant-ph
Optimal Amplitude Multiplexing of a Series of Superconducting Nanowire Single Photon Detectors
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）的集成阵列已经显示出诸如光子数分辨率、单光子成像和符合检测的能力，并且还可以有效地用于与量子光学相关的其他不同应用中。这种应用的日益复杂性需要使用多路复用方案来同时读出不同的检测器。一个简单的多路复用方案可以实现通过安排一系列SNSPD元件，分流适当的电阻。这项工作的目标是调查和优化这一计划，开发一个通用的方法，能够确定任何不同的应用程序的分流电阻的最佳设置。所得到的方法是非常普遍的，并可以扩展到其他检测系统。
2023-03-14 cond-mat.supr-con quant-ph
All you need is the universal correlation detector: A unified approach to universalize communication protocols over quantum channels
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本研究提出普适关联检测器作为统一构建块，无需完整状态或信道知识即可构建达到容量的一阶最优量子通信协议，为未知量子信道上的协议设计提供系统化统一途径。
2026-09-25 quant-ph
Violation of Bell-CHSH inequalities through optimal local filters in the vacuum
我们研究了两个量子比特探测器出现的量子关联，这两个量子比特探测器最初是不相关的，并且在真空态中局部耦合到一个无质量的标量场。在耦合中的二阶微扰下，探测器的态可以通过与标量场的相互作用而纠缠，但满足Bell-CHSH不等式。局域滤波操作揭示了这种纠缠态对Bell-CHSH不等式的破坏。在本文中，我们构造了量子比特检测器的最佳滤波操作，并推导出滤波的成功概率。成功概率表征了通过过滤操作揭示Bell-CHSH不等式违反的可靠性。通过这些分析，我们证明了一个权衡关系的成功概率和参数区域的大小，显示违反Bell-CHSH不等式。
2020-11-06 quant-ph
Unified formalism and adaptive algorithms for optimal quantum state, detector and process tomography
School of Engineering, Australian National University（澳大利亚国立大学工程学院）；Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息实验室）；CAS Center For Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学中科院量子信息与量子物理卓越创新中心）；State Key Laboratory of Mathematical Sciences, Academy of Mathematics and Systems Science, Chinese Academy of Sciences（中国科学院数学与系统科学研究院数学科学国家重点实验室）；School of Mathematical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学数学科学学院）；University of Michigan–Shanghai Jiao Tong University Joint Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学密西根学院）
本文统一了量子态、探测器和过程层析成像的保真度损失度量，提出自适应算法以实现最优标度，并通过实验首次验证了辅助辅助过程层析成像的最优性能。
2026-09-11 quant-ph
Randomized ancillary qubit overcomes detector-control and intercept-resend hacking of quantum key distribution
量子密钥分发（QKD）的实际实现已被证明是受到各种检测器侧信道攻击，妥协承诺的无条件安全性。最值得注意的是一个一般类的攻击，采用使用伪态光子的检测器控制，更广泛地说，拦截重发攻击。在本文中，我们提出了一个简单的方案来克服这类攻击：一个合法的用户，鲍勃，使用偏振随机发生器在他的网关扭曲的相位编码的光子在双向QKD配置的辅助偏振。真正光子的偏振量子比特在到达其伴侣爱丽丝的途中，一次通过随机化器，另一次以相反的方向通过随机化器，因此不受随机化的影响。然而，从入侵者Eve到Bob的光子的偏振状态是随机的，因此被引导到不同路径的探测器，从而触发警报。我们从理论上和实验上证明，使用商用现成的探测器，无论夏娃使用什么样的假光状态，她都不可能避免触发警报。
2022-10-03 quant-ph
Photon-arrival detector with a controlled phase flip operation between a photon and a V-type atomic system
我们提出了一种光子到达探测器（PAD），它探测信号光子的到达，并同时将信号输入态投影到单光子态。在这个建议中，使用的V型系统作为腔内原子进行了讨论，用于实现PAD，因为V型系统已被广泛研究，在该领域的固态，使我们能够实现和集成。针对检测过程的特定方法，评价了拟议PAD的性能。所提出的PAD能够重复用于检测输入光子的到达的过程，并且它提高了检测概率，使得它具有比常规光电探测器更高的量子效率。
2008-06-24 quant-ph
Optimal entanglement generation for efficient hybrid quantum repeaters
我们提出了一个现实的协议，在混合量子中继器的相邻节点的量子存储器之间产生纠缠。生成的纠缠只包括一种类型的错误，这使得有效的纠缠蒸馏。与具有这种属性的已知协议相比，我们的具有理想检测器的协议实现了成功概率和对Bell状态的保真度的理论极限，在中继器中具有更高的效率。我们还表明，我们的协议的优势仍然是现实的阈值检测器。
2008-11-19 quant-ph
Quantum enhanced estimation of optical detector efficiencies
量子力学通过确定最佳的探测状态和测量，建立了任何参数的精度缩放的最终极限。虽然这种范例，至少在原则上，足够的计量量子信道涉及的相位和损耗参数的估计，我们表明，估计与量子信道和一个现实的量子检测器的损耗参数是根本不同的。虽然福克国家是可证明的最佳前者，我们确定了一个交叉的性质的最佳探测状态估计检测器的缺陷作为损失参数的函数。我们提供了明确的结果，开关和零差探测器，最广泛使用的探测器在量子光子技术。
2015-02-02 physics.ins-det quant-ph
Controlling an actively-quenched single photon detector with bright light
我们使用明亮的光控制主动猝灭雪崩单光子探测器。主动猝灭检测器通常用于可见光和近红外范围内的量子密钥分发（QKD）。这项研究表明，这些检测器是可控的相同的攻击用于黑客被动淬火和门控检测器。这证明了我们的攻击的通用性和它的可能适用性，eavsdropping的全部密钥的QKD系统使用雪崩光电二极管（APD）。此外，我们测试的商业探测器模型（珀金埃尔默SPCM-AQR）表现出两个新的致盲机制，除了先前观察到的热致盲的APD，即：偏置电压控制电路的故障，和过载的DC/DC转换器偏置APD。在一个检测器模型中发现的这两个新的技术漏洞表明，这个问题必须通过将通常不完美的检测器纳入QKD的安全性证明来解决。
2011-10-23 physics.ins-det quant-ph
Optimizing Initial State of Detector Sensors in Quantum Sensor Networks
针对量子传感器网络中事件定位的量子态区分问题，本文研究探测器初始全局状态优化，给出零错误完美区分的充要条件，并提出和实证验证近优初始状态猜想。
2024-08-08 quant-ph
Thermality, causality and the quantum-controlled Unruh-deWitt detector
粒子探测器模型如Unruh-deWitt探测器在相对论量子信息和场论中被广泛用于探测时空和量子场的整体特征。这些探测器通常被建模为沿着经典世界线局部耦合到场。在本文中，我们利用最近的框架，使我们能够准备在量子控制的轨迹叠加的检测器，并研究其响应的领域在有限温度闵可夫斯基时空和不断扩大的德西特宇宙。与经典路径上的探测器无法区分这些时空不同，叠加探测器可以通过获取有关其环境的几何和因果结构的非局部信息来做到这一点，这表明它有能力探测这些全局性质。
2021-11-15 gr-qc quant-ph
A universal setup for active control of a single-photon detector
明亮的光对单光子探测器的影响已经在许多最近的出版物中描述。对量子密钥分发（QKD）的影响是重要的，并且已经定制了几个黑客实验来完全控制单光子探测器。特别注意避免将进一步的错误引入QKD系统。我们描述的设计和技术细节的设备，它允许攻击的量子密码连接。该设备能够控制自由空间和基于光纤的系统，并最大限度地减少系统中不必要的咔嗒声。通过不同的控制图，我们可以实现不同级别的控制。该控制最初针对使用BB84协议的系统，使用分束器进行偏振编码和基础切换，但可以扩展到其他类型的系统。我们进一步概述了如何表征单光子探测器的主动控制的质量。
2013-12-15 physics.ins-det quant-ph
Automated verification of countermeasure against detector-control attack in quantum key distribution
本文提出一种自动化测试平台，用于验证量子密钥分发中单光子探测器抵御强光控制攻击的漏洞，发现基础光电流对抗措施虽能识别连续致盲攻击，却无法察觉脉冲致盲攻击，并提出了改进建议。
2023-05-29 physics.ins-det quant-ph
Optimal baseline exploitation in vertical dark-matter detectors based on atom interferometry
本文针对基于原子干涉测量的垂直暗物质探测器，证明了多菱形喷泉梯度计在高度占基线20%时达到散粒噪声极限的最优灵敏度，并提出一种抑制重力相位贡献的新方案。
2024-01-15 gr-qc quant-ph
Phase estimation via quantum interferometry for noisy detectors
光学干涉测量的灵敏度受到信号传播期间或检测阶段的损耗的强烈影响。最近人们发现了探测信号在有损耗情况下的最佳量子态，但是在许多实际情况下，它们的精度比不考虑探测器损耗而利用量子资源（如纠缠和压缩）时的精度要差。在这里，我们详细介绍了一个即使在存在不完美检测器的情况下也可以实现后者的实验：它在相位感测之后、检测之前对信号进行相敏放大。我们通过实验证明了相位估计实验能够达到其最佳工作状态的可行性。由于我们的方法使用相干态作为输入信号，它是一种实用的技术，可用于高灵敏度干涉测量，与最佳策略相比，不需要事先对损失进行精确表征。
2012-10-12 physics.optics quant-ph
Detecting single infrared photons toward optimal system detection efficiency
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）具有接近1的系统效率，是量子基础理论验证和量子信息应用的关键技术。关键的挑战是对于具有有限填充比的曲折纳米线同时具有接近统一的光子响应概率和吸收效率，这对于NbN比其他超导材料（例如，WSi）具有较低的转变温度。在这里，我们克服了上述挑战，并通过在介质镜上用双层纳米线代替单层纳米线来产生具有记录系统效率的NbN SNSPD。该探测器在0.8K时，在1590 nm处的最大系统探测效率为98%，在1530-1630 nm波长范围内的系统探测效率大于95%。此外，在2.1K的检测器表明，在1550 nm处使用紧凑的两级制冷机的最大制冷率为95%。这种类型的探测器还显示出对各种参数的鲁棒性，例如纳米线的几何尺寸和光谱带宽，对于在同一次运行中制造的45个探测器，在2.1K下实现了73%（36%）的高产率和>80%（90%）的回收率。这种双层纳米线制作的SNSPD对于批量生产具有重要的实际意义。
2020-09-30 cond-mat.supr-con quant-ph
