Photon position measure
导出了光子计数阵列探测器的正算子值测度（POVM），发现它等于在像素面积和测量时间上积分的光子通量密度。由于光子通量密度等于数密度乘以光速，这在理论上证明了光子计数阵列提供光子位置的粗粒度测量的观察。本文得到的POVM可以写成一组投影到局域态基上的投影，与最近量子成像方案中光子位置的描述一致[M. Tsang，Phys. Rev. Lett. \textbf{102}，253601（2009）]。描述光子计数实验的波函数是光子态矢量在局域基上的投影。坍缩是指向电磁真空而不是局域态，因此违反了量子力学的教科书规则，但与广义可观测量理论和入射光子的非局域性是相容的。
2010-07-03 quant-ph
Quantum information processing in localized modes of light within a photonic band-gap material
提出了光子带隙材料缺陷网络中局域场模的单光子占据作为量子信息（量子比特）的单位。量子比特操作是由光激发原子与这些局域态的光相互作用介导的，因为原子穿过PBG结构的连接空隙网络。我们描述的条件下，该系统可以有独立的量子位可控的相互作用和非常低的退相干，量子计算所需的。
1999-10-11 physics.atom-ph quant-ph
Configuration dependent reflection induced by dissipated localized modes
研究了超腔与两个二能级原子耦合的单光子散射问题。随着原子的衰变，我们发现在$Δ=0$处的反射突然下降，对于处于节点-腹节点构型的两个原子，而不是处于腹节点构型的两个原子。其基本机制是由于散射体在$Δ=0$处具有依赖于构型的局域耗散本征模。在节点-反节点结构中，本征模局域在输入端附近，可以将光子输运到SC中，通过激发节点处的原子，光子会由于原子衰变而泄漏到储存库中，从而导致$Δ=0$的反射率突然下降。而在波腹情况下，本征模局限在输出端附近，没有光子可以输运到SC中，导致在$Δ=0$处完全反射。在最近的X射线量子光学实验中已经观察到类似的现象[Nature \textbf{482}，199（2012）]，但是由于电磁诱导的透明性而具有复杂得多的解释。
2016-10-05 quant-ph
Radiation of a quantum localized source
提出了描述光子在给定位置上的偏振态的新的有效算符。这些算符可以用来构造近区和中间区量子光学。结果表明，即使在远区，使用传统的平面光子也会导致错误的偏振量子涨落结果。
1999-11-19 quant-ph
Photon position operators and localized bases
我们扩展了一个程序的建设与横向本征向量和交换组件的光子位置运营商[物理修订A 59，954（1999）]的身体旋转描述的三个欧拉角。轴向角可以是两个极角的函数，并且函数依赖性的不同选择类似于磁场的不同规格。被规范选择破坏的对称性通过规范群内的变换重新建立。该方法允许将之前的几个提案联系起来。由于光子动量和自旋的耦合，我们的位置算符，像Pryce提出的那样，是一个不与自旋算符交换的矩阵。然而，与Pryce算子不同的是，我们的算子有交换分量，但是这些分量与总角动量的交换子需要一个额外的项来围绕动量方向旋转每个矢量分量的矩阵。有几个证明不存在一个光子位置算子与交换组件是基于过度限制性的前提，不适用于这里。
2001-04-25 quant-ph
Localization and scattering of a photon in quasiperiodic qubit arrays
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-Sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区）物理学院）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Shenzhen University（深圳大学物理与光电工程学院）；Department of Mechanical and Aerospace Engineering, The Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学机械与航空航天工程系）；School of General Education, Dalian University of Technology（大连理工大学通识教育学院）
研究揭示了在准周期量子比特阵列中，光子的局域化与散射行为及非埃尔米特系统中局域化的新型机制。
2026-01-29 quant-ph
Quantum localized states in photonic flat-band lattices
平带晶格中光的局域化最近被提出，并在几种配置中得到实验证明，假设光的经典描述。在这里，我们研究的问题，光局域化的量子制度。我们主要研究了在线性谱中存在完美平带的准一维和二维晶格。局域量子态被构造为相互作用哈密顿量的本征态，具有消失的本征值和良好定义的总光子数。这些是福克态的叠加，概率幅由多项式系数的正负平方根给出。考虑不同光子数的局域量子态的泊松叠加，可以恢复经典图像。我们还研究了平带量子态的可分性，并将其应用于通过多芯光纤的信息传输，其中这些状态允许光子串扰的总被动抑制，并表现出对光子损失的鲁棒性。最后，我们提出了一种新的片上设置的实验制备局域量子态的光的任何数量的光子。
2017-06-06 physics.optics quant-ph
Photon localization revisited
根据局域化问题的Newton-Wigner-Wightman定理，我们提出了光子与介质相互作用以极化激元形式局域化的有效质量的典型产生机制。本文以与最终化原理相联系的量子场本体论的形式，提取了该模型的一般本质，从而使我们能够以量子场的定域形式解释量子场与各种形式粒子之间的相互关系。
2015-07-24 quant-ph
Correlations between cascaded photons from spatially localized biexcitons in ZnSe
辐射级联发射相关光子对，为纠缠光子的产生提供了途径。因此，半导体中杂质原子的辐射级联的实现是量子光产生的领先平台，将为纠缠光子对源的发展提供新的途径。在这里，我们展示了一个辐射级联的双激子在ZnSe量子阱中的杂质原子复合物的衰变。发射的光子显示出清晰的时间相关性，揭示了级联的时间顺序。我们的研究结果建立了杂质原子在ZnSe作为一个潜在的平台，光子量子技术使用辐射级联。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon Position Operator and Localization of Photons inside a Waveguide
本文证明了在量子力学水平上，可以用更自然的方法得到一个具有对易分量的光子位置算符;在量子场论水平上，光子位置算符对应于光子数的中心。最有趣的是，我们要证明，波导中的光子可以像自由空间中的大质量粒子一样被定域化，正如不可能以比康普顿波长更高的精度来定域大质量粒子一样，我们也可以得出类似的结论：由于倏逝波或光子隧穿现象，不可能在波导中以比其等效康普顿波长更高的精度定位光子。
2005-11-30 quant-ph
Decoherence in localized photon emission
利用基于Wigner-Weisskopf理论的光子发射模型，分析了一对耦合二能级系统光子发射到一个非局域远场通道和两个局域近场通道的时空动力学。在这两个近场通道中都可以观察到局域量子拍频。然而，远场的存在下的量子拍导致退相干，即使只有光子发射到近场通道被认为是。
1997-09-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
All-optical switching at the two-photon limit with interference-localized states
本研究提出基于晶格干涉局域态及其相互作用退局域化的逐光子全光开关，具备开/关两种工作模式，经理论建模验证，可在现有光子材料下实现任意开关对比度与皮秒级单光子开关速度。
2023-12-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Atom Nanooptics Based on Photon Dots and Photon Holes
提出并分析了在空间纳米尺度区域内局域化的新型光场。讨论了在原子光学中利用这些纳米局域场实现原子聚焦和局域化的可能性。
2003-09-26 quant-ph
Analysis of localized Schmidt decomposition modes and of entanglement in atomic and optical quantum systems with continuous variables
研究了连续变量系统中Schmidt模的提取过程。利用奇异值矩阵分解算法研究了具有自发辐射的“原子-光子”系统的纠缠。此外，该算法被应用到研究的双光子系统的自发参量下转换与第二类相位匹配的宽带泵浦。我们证明了具有自发辐射的原子-光子系统中纠缠态的动力学性质是由精细结构常数和原子-电子质量比的乘积决定的。然后，我们考虑在辐射过程中的系统的演化，并表明原子和光子的自由度纠缠的时间相同的数量级的激发态的寿命。最后，我们研究了由非线性晶体性质引起的II型参量下转换中模间相干性损失的过程。
2005-07-04 quant-ph
Ultrabroad resonance of localized plasmon on a nanoparticle coupled with surface plasmon on a nanowire enabling two-photon excited emission via continuous-wave laser
本文研究银纳米颗粒与银纳米线耦合等离激元热点的超宽带电磁增强，揭示其可在连续波近红外激光下实现双光子激发发射，并阐明发射强度差异主要由热点间隙距离对增强因子的敏感性决定。
2025-04-18 physics.optics quant-ph
Enhanced up-conversion of entangled photons and quantum interference under localized field in nanostructures
从理论上研究了纠缠双光子在二聚体分子上的上转换过程。在一维输入输出理论中，解析地导出了光子的传播子，数值地计算了上转换几率。结果表明，与纳米结构的耦合明显增强了该过程。我们还发现，对于一些平衡的系统参数，例如光子之间的量子相关性、辐射衰减率以及纳米结构与分子之间的耦合，这种增强变得进一步明显。从整个系统耦合模之间的量子干涉的角度合理地解释了这种非单调依赖关系。这一结果可为利用少量光子的弱光进行非线性光学反应提供指导。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity Quantum Electrodynamics with Anderson-localized Modes
量子光学和量子信息技术的一个主要挑战是增强单光子与单量子发射体之间的相互作用。高度工程化的光学腔通常需要纳米级制造精度来实现。我们展示了一种根本不同的方法，其中无序被用作资源，而不是滋扰。我们通过在光子晶体波导中加入无序来产生强受限的安德森局域腔模。嵌入波导中的半导体量子点的发射率在与安德森局域模共振时增强了15倍，并且94%的发射单光子耦合到该模式。因此，无序光子介质为量子电动力学提供了一个有效的平台，提供了一种方法来固有的无序鲁棒性量子信息设备。
2010-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photon Angular Momentum and Zero-Point Oscillations
本文通过单个光子电偶极辐射这一最简单情形，证明经典电动力学无法解释的辐射角动量来源于偶极源未激发态的零点振荡。
2024-08-11 quant-ph
Spontaneous Parametric Down-Conversion in asymmetric couplers: photon purity enhancement and intrinsic spectral filtering
分析了二次非线性非对称波导耦合器中自发参量下转换产生光子对的过程。两个波导具有不同的几何形状，使得光耦合仅发生在所生成的（信号）光子模式之一的窄带宽内，而另一个（空闲）光子与泵浦一起保持定位在耦合器的一个（驱动）臂中。我们证明，这样的设置代表了一种强大而灵活的工具，用于工程设计所生成的光子对的光谱特性。耦合的模式杂交和色散可以用于改变相互作用的泵浦场、信号场和闲频场的群速度之间的平衡，随后导致光子的光谱因式分解能力（纯度）的显著增加。我们还表明，对于相互作用长度短于一个拍长，产生的对与信号光子被定位在辅助（不抽运）臂的耦合器出现在信号和空闲组件的光谱本地化。产生的光子的这种本征滤波的带宽可以由几个几何参数控制。
2019-07-22 physics.optics quant-ph
Dynamic Tuning of Single-Photon Emission in Monolayer WSe2 via Localized Strain Engineering
本研究提出利用聚焦激光退火调节SU-8应力层体积以控制局域应变场，实现了单层WSe2中单个单光子发射器高达15 meV的连续能量调控，并成功将三个不同发射器光谱对齐至相同波长，推动了片上集成量子光子学发展。
2025-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Localized Quantum Vacuum Field
提出了一个局域量子真空模型，其中量子电磁场的零点能量来源于物质系统从其基态到具有负能量的不稳定态的能量和动量守恒跃迁.这些跃迁伴随着实光子的发射和反射，在物质系统附近产生局域量子真空。该模型可以帮助解决与电磁场零点能量相关的宇宙学悖论，同时回收与量子真空相关的量子效应，如卡西米尔效应和兰姆位移;它还提供了对物质粒子Zitterbewegung的新见解。
2006-03-01 quant-ph
Localized Photon Absorption in a Single-Crystalline Material
Universität Konstanz（康斯坦茨大学）
研究光在单晶材料中是作为电磁波还是局部化的光子能量被吸收，通过钒氧化物的一阶相变实验发现光子能量在纳米尺度局部化，验证了单个光子吸收后的局部效应。
2026-07-08 cond-mat.str-el physics.optics quant-ph
Resonance fluorescence from waveguide-coupled strain-localized two-dimensional quantum emitters
单光子发射器的有效片上集成是光子集成电路在量子技术中应用的主要瓶颈。共振激发的固态发射器正在成为接近最佳的量子光源，如果不是因为当前设备缺乏可扩展性的话。目前的集成方法依赖于光子集成电路中成本低的单个发射器放置，使得应用不可能。一个有前途的可扩展平台是基于二维（2D）半导体。然而，波导耦合的2D发射器的共振激发和单光子发射已被证明是难以捉摸的。在这里，我们展示了一种可扩展的方法，使用氮化硅光子波导，同时应变本地化的单光子发射器从二硒化钨（WSe2）单层，并将它们耦合到波导模式。我们证明了在光子电路中的单光子的指导，通过测量二阶自相关的g $^{(2)}(0)=0.150\pm0.093$和执行片上共振激发产生一个g $^{(2)}(0)=0.377\pm0.081$。我们的结果是一个重要的一步，使相干控制的量子态和高质量的单光子复用在一个可扩展的光子量子线路。
2020-05-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Localized creation of yellow single photon emitting carbon complexes in hexagonal boron nitride
本文提出利用标准扫描电子显微镜电子束辐照在六方氮化硼中高精度、高产率地局域化制备峰值575 nm的室温单光子发射体阵列，并结合密度泛函理论将其发光归因于碳相关缺陷，为集成量子器件提供了可扩展的制备路径。
2023-06-20 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Excite atom-photon bound state inside the coupled-resonator waveguide coupled with a giant atom
在量子信息处理领域中，控制光与物质的相互作用一直是人们关注的焦点。然而，在原子-波导系统中，通常的光子激发很难在保持原子处于亚辐射衰变的情况下激发出光的局域态。在这里，我们提出了一个模型之间的耦合的巨原子和动态调制耦合谐振腔波导，发现一个束缚态，其中的光表现出局域化效应和原子表现出一个亚辐射衰变时间，可以被激发的传播光子。基于光的传播态和局域态的分离的分析处理已经被使用，并且为我们的发现提供了鼓舞人心的解释，即，传播的光子可以通过三个谐振器中的光-原子相互作用以精确等于外部调制频率的频率差有效地转换为局域光。因此，我们的工作为在与巨原子相互作用的调制耦合谐振腔波导系统中实现光子的主动局域化提供了一种新的方法，同时也为在具有相似哈密顿量的合成频率维中研究光-原子相互作用指明了一条途径.
2021-11-12 physics.optics quant-ph
Control of Localized Multiple Excitation Dark States in Waveguide QED
耦合到一维库的二能级量子发射器的有限链中的次辐射激发态是用于优异的光子存储和受控光子操纵的资源。通常，存储多个激发的状态表现出费米子相关性，因此其特征在于反对称波函数，这使得它们很难在实验上制备。在这里，我们确定了一类准本地化的暗态与激发的量子位的一半，这似乎是导模波长的整数倍的晶格常数。它们允许在最先进的设置中进行高保真准备和微创读取。特别是，我们提出了一个实验性的实施方案，使用共面波导耦合到超导transmon量子位在芯片上。由于自由空间和固有损耗最小，即使对于少量量子位也可以实现几乎完美的暗态，从而实现高保真的快速制备和操作。
2022-10-18 physics.atom-ph quant-ph
Unidirectional Localization of Photons
周期性结构中的人工缺陷是产生局域态的重要基础，在凝聚态物理、光子学和声学中有着广泛的应用。在光子学中，局域态被广泛用于限制和操纵光子。到目前为止，所有提出的局域态都是互易的，并受到时间反演对称性的限制。因此，本地化是双向的，在允许的通带，否则禁止阻带的光子被限制，而不管入射光束的方向。在这篇报告中，我们通过在一维时空调制的光子晶格中嵌入一个缺陷，证明了光子只在一个方向上局域化是可能的。在时空调制的光子晶格中，时间相关的电势产生有效的磁偏置，这打破了互易性。此外，在这样的移动晶格中，色散关系根据有效磁偏置的方向而获得偏移。在时间调制晶格中合成的静态缺陷将在带隙中产生光的空间局域化。然而，由于带隙的移动，局域化发生在不同的频率取决于入射场的方向。我们设想，这种现象可能不仅会影响光子学，而且还会影响其他物理学和工程领域，如凝聚态和声学，为设计新型设备打开大门，如非互易陷阱，传感器，单向可调谐滤波器，并可能导致非常规传输，如单向激光。尽管它的应用，我们的建议，即在一个驱动系统的缺陷状态，可以被认为是一个教学的例子Floquet问题的解析解。
2017-05-25 cond-mat.other physics.app-ph physics.optics
Localized qubits in curved spacetimes
我们提供了一个系统的和自足的论述的主题，局部量子位在弯曲的时空。这项研究的动机是一个简单的实验问题：如果我们移动一个空间局域化的量子比特，最初处于一种状态，|当我们沿着时空路径Γ从一个时空点x_1到另一个时空点x_2时，最终的量子态|在点x_2处？本文针对量子比特的两种物理实现：大质量费米子的自旋和光子的极化来解决这个问题。我们的出发点是狄拉克方程组和麦克斯韦方程组，它们分别描述了局域化的大质量费米子和光子的单粒子态。在WKB极限下，我们证明了如何分离出一个沿Γ幺正演化的二维量子态。这两种实现的量子态在大质量费米子的情况下用左手2-旋量表示，在光子的情况下用四分量复极化矢量表示。此外，我们展示了如何从这个WKB方法获得一个完全广义相对论的引力诱导相的描述。我们用这种形式来描述COW 1975实验中的引力位移。在非相对论弱场极限下，我们的结果退化为原文献中的标准公式。我们提供了一个具体的物理模型的Stern-Gerlach测量的自旋，并获得了一个独特的自旋算子，可以确定给定的方向和速度的Stern-Gerlach设备和速度的大质量费米子。最后，我们考虑多体状态和推广的形式主义，包括基本元素，从量子信息理论，如量子纠缠，量子隐形传态，和全同粒子。由此产生的形式主义提供了一个基础，探索精确的量子测量的引力场使用技术从量子信息理论。
2012-09-04 gr-qc quant-ph
The explicit form of the unitary representation of the Poincaré group for vector-valued wave functions (massive and massless), with applications to photon's localization and position operators
本文通过几何推导庞加莱群酉表示的显式形式，构造出具有对易分量的Hawton-Baylis光子位置算符，并证明圆上光子态对该算符及Jauch-Piron-Amrein POV测度均严格局域。
2024-05-06 math-ph math.MP quant-ph
