Effect of loss on photon-pair generation in nonlinear waveguides arrays
本文从理论上描述了二次非线性波导阵列中存在线性损耗时的自发参量下转换过程。我们导出了双光子波函数的一组离散薛定谔方程，以及当一对光子中的另一个光子丢失时一个光子的波函数。我们证明了所产生的光子对之间的损失影响的干扰所产生的影响，并表明非线性波导阵列可以作为一个强大的损失容忍的集成平台，用于产生纠缠光子态与非经典空间相关性。
2014-01-28 physics.optics quant-ph
Engineering chiral light--matter interaction in photonic crystal waveguides with slow light
我们设计了具有高效手性光-物质界面的光子晶体波导，可以与固态量子发射器集成。通过使用滑移面对称波导，我们表明，手性光-物质相互作用可以存在，即使在慢光的慢下来的因素高达$100$，因此光-物质相互作用表现出强烈的Purcell增强和手性。这允许针对发射器位置和频率的范围的接近统一的方向$β$因子。此外，我们设计了一个有效的模式适配器耦合光从一个标准的纳米束波导的滑移面对称光子晶体波导。我们的工作为在固态平台上进行未来的实验奠定了基础。
2016-10-04 physics.optics quant-ph
Modeling displaced squeezed number states in waveguide arrays
本文给出了具有第一和第二相邻相互作用的一维锯齿形波导阵列的精确解析解。结果表明，该波导系统具有位移压缩数态的经典模拟。精确解直接与数值解进行比较，两者结果完全一致。还研究了线性折射率作为站点数的函数而变化的含义。在这种情况下，我们表明，第一邻居相互作用强烈影响的布洛赫振荡的周期性。
2021-06-30 physics.optics quant-ph
Spontaneous Parametric Down-Conversion and Quantum Walks in Arrays of Quadratic Nonlinear Waveguides
分析了泵浦光在二次非线性波导阵列中自发参量下转换同时产生光子对和量子行走的过程。我们证明了这个灵活的平台允许创建具有不同空间相关性的量子态。特别是，我们预测，输出光子的相关性可以从光子聚束完全经典控制的反聚束通过改变阵列的温度或泵浦光束的空间分布切换。
2011-08-31 physics.optics quant-ph
Reconfigurable cluster state generation in specially poled nonlinear waveguide arrays
我们提出了一种新的方法来产生集群状态的芯片上，与状态编码的空间分量的光子波函数。我们表明，对于空间编码，测量基础的变化可以提高集群状态算法实现的实用性，并通过模拟Grover的搜索算法来证明这一点。我们的状态生成方案涉及到塑造自发参量下转换在片上波导使用专门定制的非线性极化模式产生的波函数。此外，通过驱动阵列中的不同波导，可以快速重构团簇态的形式。
2019-03-01 physics.optics quant-ph
Two-photon pulse scattering spectroscopy for arrays of two-level atoms, coupled to the waveguide
本文从理论上研究了双光子脉冲在空间分离的二能级原子阵列与波导耦合系统中的散射。得到了散射脉冲的一般解析表达式。分析了该阵列的各种单本征态和双本征态的贡献。我们还计算了入射光子存储在阵列中的时间与其周期和原子数的依赖关系。最大的存储时间对应于具有反布拉格周期的结构，反布拉格周期等于原子共振频率$λ/4$处的光波长的四分之一。
2023-02-27 physics.optics quant-ph
Two-photon quantum walks in an elliptical direct-write waveguide array
集成光学为通过连续时间量子行走仿真量子系统提供了理想的测试平台。本文研究了椭圆波导阵列中双光子态的演化。我们通过相干光层析成像的光子芯片，并使用结果来预测时间上不可区分和可区分的双光子输入，然后我们与实验观察比较之间的明显差异。我们的工作突出了在三维波导结构中模拟相干量子现象的可行性。
2011-03-08 physics.optics quant-ph
Disorder effects in tunable waveguide arrays with parity-symmetric tunneling
我们研究了在具有位置依赖隧穿率的倏逝耦合波导阵列中，无序对单粒子时间演化和两粒子关联的影响。在干净的限制，这种阵列的能谱是广泛可调的。在存在厄密在位或隧穿无序的情况下，我们发现波包的局域化对这种能谱是高度敏感的。特别是，对于一个输入限制在一个单一的波导，我们表明，光局部化的原始波导的分数取决于隧道的配置文件。我们比较了两个粒子的强度关联存在厄米，隧穿无序和非厄米，宇称和时间反转（$\mathcal{PT}$）对称，在现场的潜在障碍。我们表明，在这两种情况下的两粒子关联函数是定性相似的，因为这两种疾病保持粒子-空穴对称性质的能谱。
2012-10-03 physics.optics quant-ph
Zero supermode-based multipartite entanglement in $χ^{(2)}$ nonlinear waveguides arrays
我们表明，二次谐波产生机制中的$χ^{(2)}$非线性波导阵列是连续变量纠缠的一个有前途的来源。我们确实证明了分析与零本征值基本超模注入奇数波导的光学阵列纠缠这个基本超模与集体谐波场。此外，基模是多体纠缠的，它们的纠缠度随着传输长度的增加而增加。该器件可扩展，对损耗鲁棒，不依赖于非线性和耦合的特定值，并且易于用当前技术实现。因此，它是一个前所未有的候选人产生的多体连续变量纠缠的光学量子信息处理。
2020-03-30 physics.optics quant-ph
Engineering strong chiral light-matter interactions in a waveguide-coupled nanocavity
自旋相关的、定向的光-物质相互作用形成了手征量子网络的基础。在固态下，量子发射体通常具有具有自旋相关旋向性的圆偏振光学跃迁。我们数值证明，自旋相关的手征耦合可以实现通过嵌入这样的发射器在波导耦合的纳米腔，它支持两个近简并，正交极化腔模式。手性行为的出现是由于耦合到两个单模输出波导时腔模式之间的方向相关干涉。值得注意的是，实验上现实的腔体设计同时支持接近1的手性对比度、有效（$β> 0.95$）波导耦合和增强的光-物质相互作用强度（Purcell因子$F_P > 70$）。结合起来，这些参数可以使高度相干的自旋光子接口的发展，准备集成到纳米光子电路。
2022-01-28 physics.optics quant-ph
Coupling quasi-phase matching: entanglement buildup in $χ^{(2)}$ nonlinear waveguide arrays
波矢准相位匹配是在20世纪60年代设计的，作为一种增强非线性相互作用的方法，有效的量子噪声压缩是一个杰出的成果。在量子技术时代，我们提出了一种新的耦合准相位匹配方法，用于在非线性波导阵列中有效地产生多模下转换量子光。我们强调这种技术实现多模量子纠缠和爱因斯坦-波多尔斯基-罗森转向建设。我们讨论了这种方法的可行性与当前的技术，并证明其作为连续变量量子信息的资源的竞争力。
2020-03-30 physics.optics quant-ph
Adiabatic light propagation in nonlinear waveguide couplers with longitudinally varying detunings via resonance-locked inverse engineering
提出基于STIRAP的共振锁定逆工程方法，利用纵向变化失谐动态抑制非线性导致的非绝热振荡，实现光的完全转移、分束与返回。
2023-01-14 physics.optics quant-ph
Resonant Parametric Photon Generation in Waveguide-coupled Quantum Emitter Arrays
本文提出波导耦合量子发射器阵列中时间调制共振频率产生参量光子的理论，将其解释为动力学卡西米尔效应，并证明可通过调制相位控制发射方向性与光子关联，同时揭示发射光谱对非谐性的依赖及单、双激发态共振。
2024-05-06 physics.optics quant-ph
Non-Exponential Decay in Finite Photonic Waveguide Arrays
本研究通过单一参数控制边界缺陷，统一了光子波导阵列中开放量子系统的指数衰减、非指数弛豫与振荡动力学，并实验验证了理论，为模拟无限系统提供了基准。
2025-09-08 physics.optics quant-ph
Generation of NOON states in waveguide arrays
我们提出了一种方法来产生NOON态的三个光子注入阵列的三个波导中的光子。条件测量将波函数投影到给定（期望）状态。在传递中，我们展示了如何阵列的三个波导，有效地再现了三个领域的相互作用，可以减少到两个领域的相互作用。
2019-08-21 quant-ph
Manipulation of Multimode Squeezing in a Coupled Waveguide Array
我们提出了一个方案，通过将单模压缩光注入耦合光波导阵列中来产生和操纵具有真正三方纠缠的三模压缩态。我们探讨了在椭圆波导阵列的输出端有选择地产生单模压缩或多模压缩的可能性，这完全取决于输入光的偏振态。我们研究了波导阵列中损耗的影响，并表明量子关联和压缩是保持现实的参数。我们的研究结果表明，光波导阵列是产生多模量子光的合适平台，这可能会导致新的应用在量子精密测量。
2019-08-28 quant-ph
Comment on "Quantum waveguide array generator for performing Fourier transforms: Alternate route to quantum computing"
对R. Akis和D.K. Ferry，Appl. Phys. Lett. 79，2823（2001）。作者在Appl.Phys.Lett. 80，2420（2002）。
2003-08-22 quant-ph
Arrayed and checkerboard optical waveguides controlled by the electromagnetically-induced transparency
本文介绍了两种准离散光学系统模型：一种是N型四能级原子掺杂的波导阵列，另一种是由Λ型三能级原子掺杂形成的非线性棋盘图案。掺杂剂原子被外场驱动，以引起电磁感应透明（EIT）效应。与普通的无源波导系统相比，这些有源系统提供了优点和额外的自由度。在有源波导阵列中，驱动场可以调整探测信号的线性和非线性传播状态。非线性棋盘系统支持传输稳定的空间孤子和他们的“模糊”对应，直或斜。
2010-11-17 nlin.PS physics.optics quant-ph
Topological Phase Transitions and Thouless Pumping of Light in Photonic Waveguide Arrays
光子波导阵列为模拟传统的拓扑系统提供了一个很好的平台，也可以用来研究光子系统中的新拓扑相位。然而，体拓扑不变量的直接测量仍然是一个巨大的挑战。本文研究了广义公度Aubry-André-Harper（AAH）光子波导阵列的拓扑特性，通过计算所有的体陈数构建了拓扑相图，并通过分析拓扑边态及其缠绕数，探讨了体边对应关系.与无公度AAH模型相比，对角和非对角公度AAH模型在拓扑上是不等价的。特别地，出现了具有大Chern数的非平凡拓扑相和拓扑相变。通过在光子波导阵列中实现光的无源泵浦，我们提出了一种简单的测量体陈数的方案。
2016-09-30 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Dynamics of quantum light in integrated nonlinear waveguide arrays and generation of robust continuous variable entanglement
研究了一类具有二次非线性的波导阵列，其中波导通过导模的倏逝波重叠耦合。我们研究了阵列中的受激和自发过程，并显示了这种阵列作为按需产生二分和三分连续变量纠缠的平台的可行性。我们明确地解决现实的损失对纠缠产生的影响，简要讨论了可能使用的非线性材料的可能类型，并提出了解决方案，可能的相位匹配问题的波导。在单个波导芯片上同时产生和操纵光避免了与使用外部笨重光学元件相关的通常带宽问题，并使这一途径有希望进行进一步研究。
2012-01-20 quant-ph
Floquet engineering of localized propagation of light in waveguide array
光在波导阵列或光子晶格中的传播已经成为控制光和模拟经典系统量子行为的理想平台。本文研究光在耦合波导阵列中的传播，其中一个波导的几何结构或折射率被周期性调制。在Floquet理论的框架内，有趣的是发现只要在Floquet本征值谱的带隙区域内形成束缚准稳态模，光在调制波导中就表现出局域传播。这一机制为通过设计周期性结构形成束缚模来限制光场提供了有益的指导。它也是开放量子系统中通过时间周期驱动控制退相干的经典模拟。
2018-02-05 quant-ph
Observation of dynamic localization in periodically-curved waveguide arrays
我们报告了在正弦曲线铌酸锂波导阵列中光的动态局域化（DL）的直接实验观察，其提供了在受到交流电场的周期电势中的电子的DL的光学模拟，如Dunlap和Kenkre [D. H.邓拉普和V.M. Kenkre，Phys.Rev.B34，3625（1986）]。实验证明了在正弦磁场中DL的理论条件。
2006-06-29 quant-ph
Integrated photonic 3D waveguide arrays for quantum random walks on a circle
量子随机游走（QRW）可以用来执行量子模拟和量子算法。为了利用这种潜力，必须在物理上实现不同类型图上的量子行走。为此，我们设计，建模和实验制作，使用飞秒激光直写技术，在玻璃内的三维管状波导阵列，实现光子量子在一个圆圈上行走。圆上的QRW的边界条件自然暗示3D波导实现-允许比使用2D波导架构可以实现的更简单的器件设计。我们表明，在某些情况下，三维光子电路可以更适合于模拟复杂的量子现象。
2010-10-20 quant-ph
A Local Area Quantum Teleportation Network Based on an Array of Electrically Activated Graphene Waveguide
我们提出了一个方案，以产生一个连续变量（CV）的多体纠缠态使用的等离子体激元石墨烯波导阵列，由非经典驱动微波模式激活。在这个方案中，我们可以利用耦合到每个波导中相同微波模式的两个光场的相互作用来产生任何类型的多体高斯纠缠态。利用所得到的CV多体纠缠态实现了隐形传态网络。特别是，所提出的设置使相干态隐形传态跨越远程连接的节点与保真度以上的阈值限制的2/3，提供安全的量子隐形传态网络，即使在存在的损失。
2022-05-19 quant-ph
Multi-channel waveguide QED with atomic arrays in free space
我们研究光散射的二维（2D）阵列的原子驱动到里德伯能级。我们发现，这个问题可以映射到一个广义的波导QED模型，由多个一维光子通道（横模），其中每个方向耦合到相应的里德堡表面模式的阵列。在里德伯阻塞区，不同表面模的集体激发相互阻塞，导致多通道相关光子态。使用的分析方法，我们表征通道间的量子相关性，并阐明集体双光子共振的阵列的作用。我们的研究结果为多模多体物理和自由空间平台上的光子量子信息开辟了新的可能性。
2021-11-22 quant-ph
Engineering photonic dispersion relation and atomic dynamics in waveguide QED setup via long-range hoppings
College of Physics and Optoelectronics Engineering, Taiyuan University of Technology（太原理工大学物理与光电工程学院）；School of Integrated Circuits, Tsinghua University（清华大学集成电路学院）；Center for Quantum Sciences and School of Physics, Northeast Normal University（东北师范大学量子科学中心及物理学院）；Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Ministry of Education and Shanxi Province, Taiyuan University of Technology（太原理工大学先进换能器与智能控制系统教育部及山西省重点实验室）；Shanxi Key Laboratory of Precision Measurement Physics, Taiyuan University of Technology（太原理工大学山西省精密测量物理重点实验室）；State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Institute of Laser Spectroscopy, Shanxi University（山西大学激光光谱研究所量子光学技术与器件国家重点实验室）
通过长程跃迁工程光子波导中的色散关系，实现对原子动力学的精确控制，并展示其在定向原子辐射和吸收中的应用。
2025-12-03 quant-ph
Multiband and array effects in matter-wave-based waveguide QED
最近的原子物质波的自发发射实验为研究耦合到波导的量子发射体的行为打开了一扇新的窗口。在这里，我们开发了一种基于无穷乘积的方法来研究这个系统的理论，而不需要近似的带色散关系的波导。我们解决了系统的一维阵列的一个，多个和无限数量的量子发射器，并与实验进行比较。这导致了一个详细的表征的衰变谱，与家庭的间隙束缚态，新的机制，增强马尔可夫发射不同的超辐射，和出现的物质波极化激元。
2021-08-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Waveguide arrays interaction to second neighbors: Exact solution
本文提出解析框架描述波导阵列中光的传播，考虑次近邻相互作用，发现解从常规贝塞尔函数过渡到广义贝塞尔函数，揭示了传播动力学的新见解。
2025-01-22 quant-ph
Engineering photonic band gaps with a waveguide-QED structure containing an atom-polymer array
该研究提出在波导-QED系统中利用周期性原子聚合物阵列调控光子带隙，通过二聚体与四聚体构型证明耦合强度和相位可实现可调多带隙及单光子操控。
2024-07-30 quant-ph
Chirality-driven delocalization in disordered waveguide-coupled quantum arrays
本文从理论上研究了一维量子发射体阵列中通过波导模手性耦合的定向非对称耦合与无序之间的竞争。我们的计算揭示了本征态空间分布的高度非平凡的相图，非单调地依赖于无序和方向性强度。耦合不对称性的增加驱动了从本体中的安德森局域化通过离域态到阵列边缘处的手性诱导的局部化的转变。与直觉相反的是，这种转变并没有被强烈的无序所掩盖，反而变得更加尖锐。我们的研究结果可能是重要的快速发展领域的波导量子电动力学，其中手征相互作用和无序起着至关重要的作用。
2022-10-08 cond-mat.dis-nn quant-ph
Waveguide-array-based multiplexed photonic interface for atom array
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）；Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（信息通信研究机构高级ICT研究所）；Hamamatsu Photonics K.K.（滨松光子技术株式会社）
本文提出了一种基于波导阵列的多路复用光子接口，用于实现大规模量子处理单元的网络化，通过Rydberg门实现原子与光子的高效纠缠生成。
2025-12-25 quant-ph
Transport regimes of biphoton-state quantum walks in ordered and disordered arrays of nonlinear waveguides
Centro de Investigación en Ciencia e Ingeniería de Materiales, Universidad de Costa Rica（哥斯达黎加大学材料科学与工程研究中心）；Escuela de Física, Universidad de Costa Rica（哥斯达黎加大学物理学院）
研究非线性波导阵列中双光子态量子行走的传输模式，发现超球面和超扩散两种模式，并探讨无序对超球面模式的影响。
2026-01-15 quant-ph
Controlling entanglement by phase engineering in giant-atom waveguide
College of Physics and Electronic Engineering, Hainan Normal University（海南师范大学物理与电子工程学院）
研究两个耦合到公共波导的巨原子纠缠动力学，通过在耦合点引入额外相位调制，精确操控纠缠演化，实现纠缠动力学与小原子等效，并增强抗相位变化的鲁棒性。
2026-03-25 quant-ph
Quantum spatial search in two-dimensional waveguide arrays
连续时间量子行走（CTQW）已经显示出在许多图上有效地执行标记点的空间搜索的能力。然而，大多数这样的图是很难实现的实验设置。在这里，我们研究了CTQW空间搜索的一个平面三角形格子通过数值模拟和实验。实验中使用飞秒激光脉冲制作的三维波导阵列，用相干光照明。我们表明，检索的标记网站的量子步行者完成的概率比经典的对应，在一个方便的时间窗口放置在早期的演变。
2021-10-29 quant-ph
Multiple electromagnetically induced transparency without a control field in an atomic array coupled to a waveguide
研究了含原子阵列波导量子电动力学（wQED）系统中的多重电磁感应透明（EIT）。通过对系统有效哈密顿量的分析，我们发现在单激发集体态下，一个适当设计的$N$ -原子阵列可以映射到一个驱动（$N+1$）能级系统，该系统可以产生多种EIT型现象.讨论了单光子区和单光子区以外原子阵列wQED系统的散射谱。这类EIT方案最显著的特点是不需要控制场，这为在wQED系统中产生类似EIT的现象提供了一种新的途径。本文的研究结果为今后在wQED系统中进行无控制场多重EIT实验提供了很好的指导。
2022-10-02 quant-ph
Single collective excitation of an atomic array trapped along a waveguide: a study of cooperative emission for different atomic chain configurations
在纳米尺度波导附近捕获的有序原子阵列提供了原始的光-物质界面，在量子信息和量子非线性光学中具有应用。在这里，我们研究了一个单一的集体原子激发耦合到波导在不同的配置衰减动力学。原子排列成线性阵列，只有一部分原子被激发到超辐射模式并将光发射到波导中。位于一侧或两侧的额外原子链起被动作用，反射或吸收这种发射。我们表明，当改变的几何形状，这样的一维原子系统可以能够重定向发射的光，定向减少或增强它，并在某些情况下，本地化它在一个由原子镜界定系统形成的腔。
2021-04-12 physics.atom-ph quant-ph
Waveguide Bandgap Engineering with an Array of Superconducting Qubits
波导量子电动力学提供了一个广泛的可能性，有效地工程师之间的相互作用人工原子通过一维开放波导。虽然这些相互作用已经在几个量子位的限制下进行了实验研究，但这种系统在超材料配置中用于更大量子位阵列的集体性质迄今尚未得到解决。在这里，我们实验研究了由八个超导transmon量子比特与本地频率控制耦合到波导的模式连续体制成的超材料。通过连续地将量子比特调谐到一个共同的共振频率，我们观察到超辐射态和亚辐射态的形成，以及极化激元带隙的出现。利用量子比特的量子非线性，我们证明了控制后者诱导的带隙区域的系综的透明窗口。这项工作的电路将一个和两个量子比特的实验扩展到一个成熟的量子超材料，从而为超导波导量子电动力学的大规模应用铺平了道路。
2021-02-05 cond-mat.supr-con quant-ph
Large array of Schrödinger cat states facilitated by an optical waveguide
利用光子结构的量子工程为量子光学和原子物理学提供了原子-光子相互作用的新能力，这最终可能导致集成量子器件。尽管在各种结构的快速发展，相干激发的原子的运动状态在光子波导中使用导模尚未得到证明。在这里，我们使用空芯光子晶体光纤的波导模式来操纵单原子在光纤内的谐波势的机械Fock态。我们创建了一个大的薛定谔猫态阵列，量子物理学的一个典型特征和量子信息处理和计量学的一个关键要素，约15000个原子沿光纤通过纠缠的电子状态与每个原子的相干谐振子状态。我们的研究结果为量子信息的研究和广泛的光子波导系统的模拟提供了一个有用的步骤。
2020-10-20 physics.atom-ph quant-ph
