A novel interferometer to beat the standard quantum limit using optical transverse modes in multimode waveguide
提出了一种利用多模波导中横模的干涉仪，该干涉仪可以超越标准量子极限。该方案利用$N$独立的经典光场和线性光学元件产生了$N$ -粒子量子纠缠态的经典模拟。类似于量子增强测量，经典模拟也可以实现$\sqrt{N}$增强，超过独立场的测量$N$时间的精度。由于只使用了经典场和线性光学元件，该方案更容易实现。
2006-05-03 quant-ph
Non-classical behavior in multimode and disordered transverse structures in OPO. Use of the Q representation
我们采用Q表象研究了简并光学参量振荡器中从阈值以下到阈值以上的非经典关联。我们的研究表明，这种相关性是目前刚刚超过阈值，在该制度中，条纹图案的形成，但他们也坚持进一步高于阈值的空间无序结构的存在。
2002-11-23 quant-ph
Transverse mode-encoded quantum gate on a silicon photonic chip
正交横模作为集成光子电路中的一个重要自由度，为经典和量子信息处理提供了一种灵活的提高通信能力的途径。为了构建大规模的片上多模多自由度量子系统，需要一个横模编码的受控非门（CNOT）。在这里，我们通过在硅光子芯片上设计和集成横向模式相关的定向耦合器和衰减器，首次实现了双量子比特量子门的多模实现。借助于态制备和分析部分，我们证明了该门能够纠缠两个分离的横模量子比特，平均保真度为$0.89\pm0.02$，在量子非局域性验证中实现了10个标准偏差的违反。此外，从用于完全表征CNOT门的量子过程层析成像获得了$0.82\pm0.01$的保真度。我们的工作为普遍的横模编码量子操作和大规模多模多自由度量子系统铺平了道路。
2021-11-08 physics.optics quant-ph
Classical simulation of Quantum Entanglement using Optical Transverse Modes in Multimode Waveguides
我们讨论了基于多模波导中光场的横模的模式纠缠态，它是量子纠缠态的经典类似物。详细讨论了类似的情况，包括对贝尔不等式的违反和光脉冲群延迟的相关特性。对这些类似物的研究可能是重要的，因为它不仅为量子纠缠的基本特征提供了有用的见解，而且为量子计算和量子通信提供了新的见解。
2005-06-15 quant-ph
Shaping Single Photons through Multimode Optical Fibers using Mechanical Perturbations
本文提出一种全光纤方法，通过精确控制机械微扰来调控多模光纤中单光子的空间形状和纠缠光子对的空间相关性，实现信号超过一个数量级的增强，并展示了其在多模光纤到单模光纤耦合中的应用。
2023-06-04 physics.optics quant-ph
Multimode Hong-Ou-Mandel Interferometry
我们回顾了最近的一些实验的基础上产生的自发参量下转换光子对多模双光子干涉。这些实验提供的新元素是包括泵浦场、信号场和闲频场的横向空间分布。我们讨论了多模Hong-Ou-Mandel干涉，并指出可以通过控制泵浦光的横向分布来控制双光子干涉。我们介绍了基本的理论和实验结果，以及在量子信息领域的一些应用。
2004-12-03 quant-ph
Generation of spatially broadband twin beams for quantum imaging
我们利用热原子蒸气中的四波混频在相位不敏感行波放大器中产生了空间多模孪生光束。在3.5 MHz下测得的远场相干区域远小于该过程的角带宽，并且可以产生具有独立量子相关子区域的明亮孪生图像，几乎没有失真。可用的横向自由度形成一个高维希尔伯特空间，我们使用它来产生具有有限轨道角动量的量子关联孪生光束。
2007-11-21 quant-ph
Quantum Interference between Transverse Spatial Waveguide Modes
集成量子光学已经将桌面光学实验的尺寸大幅减小到芯片级，从而允许大规模量子信息处理和量子模拟的演示。然而，尽管有这些进步，量子光子电路的实际实现仍然有限，因为它们由波导干涉仪的大型网络组成，这些网络对不易缩放的信息进行路径编码。使用更高的自由度（如横向空间场分布、极化、时间和频率）来增加当前量子系统的维数，以每个载波编码更多信息，这将通过简化量子计算架构、提高量子通信信道的安全性和噪声容限以及模拟更丰富的量子现象来实现可扩展性。在这里，我们展示了一个可扩展的光子量子信息处理平台，该平台使用基于横向空间模式自由度的波导量子线路构建模块：模式多路复用器和模式分束器。多模波导固有地是可以通过扰动耦合到波导的空间和偏振模式的密集封装系统。我们设计了一个多模波导组成的三个空间模式（每偏振）和一个纳米级光栅分束器，以显示在不同的横向空间模式的光子对之间的可调量子干涉。我们还级联这些结构，并证明NOON状态的多模波导内的干涉。这些设备有潜力在更多模式上执行转换，并与现有架构集成，为高维希尔伯特空间和纠缠提供可扩展的路径。
2016-01-01 physics.optics quant-ph
Characterizing the non-classicality of mesoscopic optical twin-beam states
我们提出了一个强大的工具来分析在介观光子数域的多模双光束态的非经典特性。测量通过直接检测进行。分析利用三种不同的非经典标准检测到的光子表现出互补的行为，在探索的强度制度。联合信号闲频光子数分布和准分布的综合强度的测定和比较与相应的分布检测到的光子。确定了双光束态非经典特性的最佳实验条件。
2013-11-16 quant-ph
Unified space-time description of pulsed twin beams
这项工作提供了多模参数下转换的准稳态模型的数学推导，其在[Gatti等人，Sci. #21678;，用的是启发式的论证。本文从非线性晶体中量子场的3D+1传播方程导出了该模型，并详细讨论了它的近似。由于它相对简单，而且它在任何增益机制下都是有效的，无论是在量子还是经典水平上，它允许对过去20年来进行的不同实验观测进行统一描述，这些实验观测通常是通过有限的特设模型来描述的。
2024-10-02 physics.optics quant-ph
Measuring high-order photon-number correlations in multimode pulsed quantum states
我们实现了一个直接检测方案的基础上混合光电探测器的实验研究高阶相关检测光子的数量，可以通过实验访问。我们展示了它们在充分表征多模双光束状态与经典状态相比的有用性，特别是，我们引入了一个简单的线性组合的基础上的高阶关联函数的非经典标准。我们的方案是自洽的，允许直接从相同的实验数据估计所有涉及的参数（量子效率，模式数和平均能量）。结果与理论非常吻合，从而表明我们的方案在量子技术中可靠的状态表征的开发。
2011-09-02 quant-ph
Quantum fluctuations and correlations of spatial scalar or multimode vector solitons in Kerr media
本文用格林函数方法研究了克尔介质中孤子的整体压缩度和量子涨落的横向空间分布。结果表明，在最佳正交分量上，标量亮孤子和多模矢量孤子都经历了强压缩。对于矢量孤子，这种压缩被证明是由于两个非相干耦合的圆偏振的波动之间的几乎完美的反相关。
2003-11-13 quant-ph
Quantum Enhanced Imaging of Non-Uniform Refractive Profiles
在这项工作中，量子精密测量技术被应用到具有非均匀折射空间轮廓的物体的成像。一个显着的改进，经典的精度被证明是发现时，“双光束状态”（TWB）被使用。特别地，利用在参数下转换（PDC）过程中自然产生的多模空间相关性，允许复杂空间轮廓的2D重建，从而实现增强的成像。其思想是使用一个空间多模光束来探测样品，另一个作为参考来降低噪声。类似的模型也可用于描述波前失真测量。该模型是为了遵循这种增强的测量方案的第一个实验演示。
2019-11-16 physics.optics quant-ph
Sub-shot-noise photon-number correlation in mesoscopic twin-beam of light
我们证明了亚散粒噪声光子数的相关性在（时间）多模介观（$\sim 10^3$检测到的光子）双光束产生的ps脉冲自发非简并参数下转换。我们分别检测了在孪生相干区收集的光子的信号和闲频分布，发现光子计数差的方差低于散粒噪声极限3.25 dB。双光束中包含的时间模式的数量以及双相干区域的大小取决于泵浦强度。我们的方案是基于自发下转换，因此不会受到限制，由于有限增益的参数过程。双光束也被用来证明一个非经典（亚泊松）状态的条件准备。
2007-06-06 quant-ph
Generation of spatially pure photon pairs in a multimode nonlinear waveguide using intermodal dispersion
我们提出了在周期性极化的磷酸钛氧钾（KTiOPO4）非线性波导中实现II型自发参量下转换的实验。我们证明，通过仔细利用波导中的模间色散，在输出端没有任何额外的空间滤波的情况下，在定义良好的横模中产生光子对是可行的。通过测量M2光束的品质因数来验证空间特性。我们还制备了一个后选择的偏振纠缠双光子态，证明它违反了贝尔不等式。基于模间色散的类似技术可以用于产生空间纠缠和超纠缠。
2012-09-24 physics.optics quant-ph
Multimode-polariton superradiance via Floquet engineering
我们考虑一个近平面腔中的超冷玻色子原子系综，由远失谐激光驱动，其相位在与横腔模间距相当的频率下调制。我们表明，一个强大的，色散的原子-光子耦合可以达到许多横腔模式一次。由此产生的Floquet极化激元涉及一组腔模式与原子云的密度激发的叠加。这些模式之间的相互作用导致不同的避免极化激元之间的交叉。增加激光驱动强度，一个低洼的多模Floquet极化激元软化，并最终成为undamped，相应的过渡到一个超辐射，自组织阶段。我们证明了稳定的定态的参数范围很广。
2022-01-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Multimode Hong-Ou-Mandel interference
我们考虑了自发参量下转换产生的光子在分束器上的多模双光子干涉。由此产生的干涉图案示出依赖于泵浦光束的横向空间对称性。在实验中，我们采用一阶厄米-高斯模式，以表明，通过操纵泵浦光，可以控制所产生的双光子干涉行为。我们期望这些结果在光的量子态工程中发挥重要作用，用于量子信息处理和量子成像。
2002-12-03 quant-ph
Dispersion-based control of modal characteristics for parametric down-conversion in a multimode waveguide
我们报道了在周期性极化的磷酸钛氧钾（KTiOPO4）非线性波导中通过II型自发参量下转换产生基本空间模式的近红外光子对，该波导支持多个横模。这在实验上证明了一种通用的方案，用于控制所产生的非经典光的空间特性的基础上开发的模间色散。下转换光子的特征在于在预示的制度中的光束品质因数的测量。
2012-01-23 quant-ph
Quantum Erasure by Transverse Indistinguishability
我们表明，双缝和双光子的第一个实验中发现的巧合可以被理解为量子擦除器。"哪条路“信息通过双共轭光束中的模式滤波获得的横向不可擦除性而被擦除。提出了一种基于相同方案的延迟选择量子擦除器。
2000-09-28 quant-ph
High-visibility nonclassical interference of photon pairs generated in a multimode nonlinear waveguide
我们报告测量的双光子干涉使用连续波泵浦的II型自发参量下转换源的基础上的多模周期极化磷酸钛氧钾波导。我们已经使用了最近证明的技术，通过模间色散控制下转换过程的空间特性，以产生基本横模中的光子对，从而确保其空间不可分辨性。使用Hong-Ou-Mandel干涉仪和Shih-Alley组态中的偏振纠缠的制备，已经验证了对内光子模式的良好空间重叠，产生了90%以上的稳定性。
2014-05-26 quant-ph
Spatio-temporal entanglement of twin photons: an intuitive picture
我们用经典的波包描述了双光子纠缠态的时空特性。这幅图预测了晶体输出时它们的时间和横向空间分离之间的精确关系。通过双光子关联和纠缠的施密特维数分析，经典参数所描述的时空耦合以精确的方式确定了量子纠缠的时空结构。
2014-01-28 physics.optics quant-ph
Testing spectral filters as Gaussian quantum optical channels
实验研究了多模辐射场通过频率相关高斯信道的模式特性。利用联合归一化关联函数，对普通参量下转换光源输出的孪生光束进行光谱滤波处理后，研究了其模式特性的变化。虽然滤波减少了光谱模式的数量，但它也导致了明显的模式失配，这破坏了孪生光束之间完美的光子数相关性，并影响了预示态的模式特性。
2011-05-16 quant-ph
Spatial properties of twin-beam correlations at low- to high-intensity transition
它示出，空间关联函数测量的相关光子对在单光子水平对应于在高强度下可见的散斑图案。这种对应关系是第一次在一个实验装置中观察到的，通过使用不同的采集模式的增强型CCD相机在低和高强度制度。研究了强度自关联函数和交叉关联函数随泵浦光功率和光束横截面的变化规律。
2014-05-06 physics.optics quant-ph
Generating a stationary infinite range tractor force via a multimode optical fiber
光纤限制和引导光几乎不衰减，因此在很长的距离上将光力传递到可偏振的纳米颗粒。辐射压力由被引导的光子散射到自由空间中而产生，而梯度力基于不同光纤模式或传播方向之间的相干散射。有趣的是，即使在共同传播模式之间的散射也会引起纵向力，因为光模式的横向限制会产生模式相关的纵波矢量和光子动量。我们概括了一个经过验证的散射矩阵为基础的方法来计算单个以及粒子间的力量，包括几个向前和向后传播模式。我们表明，只有在一个双模光纤中的高阶模的注入将引起一个固定的牵引力对注入方向，当模式耦合到低阶模式占主导地位，对反向散射和自由空间损耗。一般来说，这是由于波导中心处的非吸收颗粒引起的。该模型还提供了改进的预测粒子间的力量在倏逝波场最近的实验观察。令人惊讶的是，强大的牵引力也可以作用于整个光学绑定阵列。
2016-11-16 physics.optics quant-ph
Twin-Photon Confocal Microscopy
最近引入的具有相关检测的双通道共焦显微镜承诺通过使用光子相关性在横向空间分辨率上提高高达50%[Simon，Sergienko，Optics Express { \bf 18}，9765（2010）]。在这里，我们以不同的方式实现类似的结果，引入三重共焦相关显微镜，利用光学参量放大器中存在的相关性。它是基于紧聚焦泵辐射到一个薄的样品定位在前面的非线性晶体，其次是符合检测信号和空闲光子，每个聚焦到一个针孔。这种方法提供了进一步的分辨率增强共聚焦显微镜。
2010-09-01 physics.optics quant-ph
Multimode Squeezing Properties of a Confocal Opo: Beyond the Thin Crystal Approximation
到目前为止，由插入谐振光学腔中的非线性器件产生的横向量子效应（通常标记为“量子成像”效应）已经使用“薄晶体近似”来计算，即仅考虑腔的空部分内的衍射效应，而忽略其在非线性晶体内的非线性传播中的影响。本文介绍一种不受这种近似限制的理论方法。它使我们特别是治疗配置更接近实际的实验，其中晶体长度是可比的腔模式的瑞利长度。我们使用这种方法的情况下，共焦OPO，薄晶体近似预测完美的横向平面上的任何区域上的压缩，无论其大小和形状。我们发现，在这种情况下，存在一个“相干长度”，它给出了一个完美的压缩可以观察到的检测器的最小尺寸，并因此给出了一个限制，可以使用这样的设备获得的光学分辨率的提高。
2005-03-04 quant-ph
Coherence and dimensionality of intense spatio-spectral twin beams
利用空间和光谱模式的分解，在参量近似和傍轴近似下分析了孪生光束从低强度到高强度跃迁时的空间光谱特性。强度自动和交叉关联函数的确定和比较，在光谱和时间域以及横波矢量和晶体输出平面。尽管光谱、时间和横波矢量相干性随着泵浦强度的增加而增加，但由于晶体输出平面中的模式结构，该平面中的相干性实际上与泵浦强度无关。当泵浦强度较大时，自相关函数和互关联函数相互接近.通过比较几种方法确定了双光束的纠缠维数。
2015-06-24 quant-ph
Hidden entanglement in twin beams generated through optical parametric amplification in hot alkali atoms
针对热铷蒸气四波混频孪生光束中常规光谱测量遗漏纠缠的问题，研究采用基于谐振器的测量揭示隐藏纠缠，并说明频率相关增益及载波-边带相移对纠缠见证的影响。
2025-01-10 quant-ph
Generation and characterization of discrete spatial entanglement in multimode nonlinear waveguides
我们从理论上分析了在多模非线性波导中的自发参量下转换，作为纠缠对空间量子比特的源，实现为光子在波导的两个正交横模中的叠加。结果表明，通过利用模间色散，下转换到相关的空间模式对可以选择通过光谱滤波，这也提供了微调所产生的纠缠态的属性的手段。我们还讨论了一个倒相干涉仪检测输入光束的空间奇偶性作为一个通用的工具来表征所产生的状态的属性。通过对位移宇称的扫描得到的单光子Wigner函数可以用来识别空间量子比特的基模，而对两个光子的位移宇称测量之间的相关可以通过违反Bell不等式直接验证量子纠缠。
2017-01-20 quant-ph
On-chip transverse-mode entangled photon pair source
集成纠缠光子对源是量子信息科学基础研究和实际应用的重要资源。目前已经有多种类型的纠缠，其中横模纠缠因其独特的优点而备受关注。本文报道了一种利用多模硅波导中的自发四波混频过程实现的片上横模纠缠光子对源。在$\sim$ 2~THz带宽内的多个频率通道上验证了横模光子对的存在，并产生了净保真度为$0.96\pm0.01$的最大纠缠Bell态.我们的纠缠光子对源是基于横模的量子光子学的关键元件，也有可能扩展到高维希尔伯特空间。此外，横模纠缠可以相干地转换为路径和偏振纠缠，这为实现多自由度的高复杂度量子光子电路铺平了道路。
2019-01-17 physics.optics quant-ph
Single Spatio-Temporal Mode Bright Twin-Beam Source Across the Near- and Mid-Infrared
Polytechnique Montréal（蒙特利尔理工学院）；Universidad Del Valle（德瓦列大学）；Institut Interdisciplinaire d’Innovation Technologique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学跨学科技术创新研究所）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）
本文提出一种超快、明亮的纠缠双束源，通过在周期性波导铌酸锂中进行类型0参数下转换，实现可调Schmidt数K的连续调节，适用于量子增强计量、非线性干涉和中红外光谱传感。
2026-07-02 physics.optics quant-ph
Coherence and mode decomposition of weak twin beams
利用对模分解的方法，分析了傍轴近似下弱空间-光谱孪生光束的特性。成对模式的数量以及模式的数量在信号（或空闲）领域中的横波矢量和频谱域作为泵浦光束参数的函数进行了分析。用自相关函数和互关联函数描述了弱孪生光束的空间相干性和光谱相干性。讨论了模数与相干性的关系。
2015-05-13 quant-ph
Generation of maximally entangled states of qudits using twin photons
我们报道了一个利用两个参量下转换光子的横向空间关联产生D维量子系统最大纠缠态的实验。在双光子的臂上具有D-狭缝的结构定义了量子点空间。通过正确地操纵泵浦光束，双光子将只通过对称相对的狭缝，在这些不同的路径之间产生纠缠态。给出了D=4和D=8量子点的实验结果。我们证明了所产生的态是纠缠态。
2004-11-08 quant-ph
Photon-mediated Peierls Transition of a 1D Gas in a Multimode Optical Cavity
电荷密度波的佩尔斯不稳定性是声子驱动的强关联物理学的典型例子，与拓扑量子物质和奇异超导性密切相关。我们提出了一种方法来实现一个类似的光子介导的佩尔斯跃迁，使用一个系统的相互作用玻色或费米原子的一维管内的多模共焦腔。横向抽运腔在原子系统中设计了腔介导的金属到绝缘体的转变。对于在Tonks-Girardeau极限下的强相互作用玻色子，这种跃迁可以理解为（通过费米子化）佩尔斯不稳定性。我们将计算扩展到相互作用强度的有限值，并推导出腔场和质量间隙的解析表达式。它们表现出非平凡的幂律依赖于无量纲的物质-光耦合。
2020-07-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
On six-photon entangled state emitted from a single third-order parametric down-conversion process
我们考虑了由单个三阶参量下转换过程产生的六光子纠缠态。在弱非线性条件下，我们提出了一种对称探测器，它能够分析双光束六光子对称态。作为应用，通过级联对称探测器，可以从任意双光束六光子对称态中提纯出所需的六光子纠缠态。利用线性光学方法，我们提出了一个从三阶参量下转换过程中探索一类多模光子纠缠态的有效方案。此外，我们还提出了一种基于线性光学和弱非线性的方法来制备六光子偏振纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger态。
2020-03-02 quant-ph
Synchronized resistance to inhomogeneous magnetic field-induced dephasing of an image stored in a cold atomic ensemble
任意横模的长寿命存储对于建立高信道容量的量子网络具有重要意义。大多数开创性的工作都集中在原子扩散上，因为原子扩散对基于原子的存储器中检索到的模式具有主导影响。在这项工作中，我们证明了原子在非均匀磁场中的非同步拉莫尔进动主导了存储在基于冷原子的存储器中的图案的失真。我们发现这种畸变效应可以通过施加强的均匀极化磁场来消除。通过制备磁不敏感态的原子，消除了不同自旋波分量之间的相消干涉，使存储的局域图案在单个自旋波分量中进一步同步，从而显著提高了图案的长时间保持能力.这一结果对于研究存储和高维量子网络中的横向多模退相干具有重要的意义。
2021-02-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Observation of Spatial Quantum Correlations in the Macroscopic Regime
横向自由度的空间量子关联有望通过并行量子信息编码提高光学分辨率、图像检测和量子通信。特别地，在Single Shot中观察这些空间量子相关性的能力将使得能够在需要实时成像的应用中实现这种增强，例如粒子跟踪和原子系统的原位成像。在这里，我们报告的测量在远场显示空间量子相关性的明亮的双光束与$10^8$光子在1~ $μ$ s脉冲使用电子倍增电荷耦合器件相机的单一图像。利用热铷原子中的四波混频过程产生窄带明亮脉冲双光束。由于这一过程中的动量守恒，双光束之间存在动量关联，从而在远场产生空间量子关联。相对于散粒噪声极限，我们显示了约2~dB的空间量子噪声降低。在脉冲双光束中，光子总数的大范围内存在空间压缩。
2017-05-03 physics.optics quant-ph
Spatial, spectral and temporal coherence of ultra-intense twin beams
利用基于空间光谱Schmidt模的参量相互作用模型和广义参量近似，分析了泵浦耗尽区产生的超强孪生光束的相干性和模式结构。我们发现，增加的空间和光谱相干性与增加的泵浦功率观察到的中等功率被替换的泵浦功率的减少，在泵浦耗尽发生。这种相干性的行为与有效构成双光束的空间-光谱模式的数量所表现出的行为相反。考虑泵浦光束参数（光谱宽度，横向半径）的最大相干性的条件进行了分析。预测并解释了在更高的抽运功率下存在的附加相干最大值的振荡演化。
2016-01-04 quant-ph
Experimental study of the spatial distribution of quantum correlations in a confocal Optical Parametric Oscillator
实验研究了工作在阈值以上共焦腔中的II型光参量振荡器产生的孪生光束中量子噪声的空间分布。同时测得的强度相关性低于标准量子极限，并且在光束内部不均匀分布。我们表明，这一特点是一个明确的证据的多模和非经典字符的量子态产生的设备。
2002-10-03 quant-ph
Two-Photon Bandwidth of Hyper-Entangled Photons in Complex Media
研究通过超纠缠光子在复杂介质中的特性，展示双光子带宽的扩展及其在量子波前塑造中的应用。
2025-12-10 physics.optics quant-ph
Einstein-Podolsky-Rosen paradox in twin images
空间纠缠的孪生光子既为现代量子信息协议提供了有前途的资源，因为横向纠缠的高维性，也是对位置与冲量的原始形式的Einstein-Podolsky-Rosen（EPR）悖论的测试。通常情况下，光子的时间符合被选中，并记录其位置，导致先验假设的时空行为。在这里，我们记录在两个单独的电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）相机双图像的整个通量的自发下转换。这确保了与位置（图像或近场平面）或动量（傅立叶或远场平面）的检测相对应的子系统之间的严格等效性。我们报告，然后有史以来最高程度的悖论报告，并表明，这个程度对应于独立的自由度或分辨率细胞的图像的数量。
2014-11-24 quant-ph
Scheme for on-chip verification of transverse mode entanglement using the electro-optic effect
新兴量子增强技术的一个关键因素是能够相干地操纵和检测基态的叠加。在集成光学实现中，由多模结构支持的横向空间模式提供了量子叠加的有吸引力的载体。在这里，我们提出了一个集成的动态模式转换器的基础上的电光效应在非线性通道波导的空间模式之间的相互非正交的基础确定性转换。我们从理论上证明了它的能力，证明违反贝尔型Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式通过测量空间模式纠缠光子对产生的集成光子对源。所提出的配置，数值研究磷酸钛氧钾（KTP）材料，可以很容易地实现使用标准的集成光学制造技术。
2015-12-16 quant-ph
Measuring two-photon orbital angular momentum entanglement
我们提出了一种方法来估计下转换光子态的两体空间纠缠量的轨道角动量和横向（径向）波矢的大小相关。在我们的框架中，这两个自由度都得到了适当的考虑，它只需要方位角局部线性光学变换和模式选择分析与两个光纤探测器。我们的方法预测的符合分布给出了一个很好的适合在最近的实验中测量的分布，旨在显示从下转换源的双光子的非常高维的横向纠缠。我们对施密特数的估计要低得多，但仍然证实了高维纠缠的存在。
2007-04-13 physics.optics quant-ph
Near-unity quantum interference of transverse spatial modes in an ultra-compact inverse-designed photonic device
本文提出3 μm × 3 μm逆向设计横向模式分束器，在1550 nm光子上实现最高99.56±0.64%、平均99.38±0.41%的可重复Hong-Ou-Mandel干涉，为紧凑高维集成量子光子器件奠定基础。
2025-05-13 quant-ph
Control of conditional pattern with polarization entanglement
有条件的干涉图样可以用来自自发参量下转换的双光子获得，并且图样的相位可以通过信号和闲频探测器的相对横向位置来控制。使用的配置，产生纠缠的光子在偏振和横向动量，我们报告的控制条件图案上的偏振自由度。
2003-04-28 quant-ph
Disclosing the spatio-temporal structure of PDC entanglement through frequency up-conversion
在这项工作中，我们提出并分析了一个方案，其中通过使用其逆过程，即和频生成检测由参数下转换产生的孪生光子/光束的完整时空相关性。我们的主要结果是，通过在PDC光的两个孪生分量之间独立地施加时间延迟Δt和横向空间位移Δx，上转换的光强度提供了关于PDC光在整个时空域中的相关性的信息，并且应该能够重建[gatti 2009，caspani 2010，brambilla 2010]中预测的相关性的特殊X形结构。通过半解析和数值模拟的光学系统，我们分析了实验的可行性，并确定最佳的条件来实现它。特别是，对色散元件的存在下，不完美的成像条件和可能的两个晶体的错位相敏测量的公差进行了评估。
2012-05-09 physics.optics quant-ph
Twin Photon Correlations in Single-Photon Interference
我们表明，它是可能的，通过使用两个空间上分离的相同的双光子源产生一种新的单光子条纹图案。这些条纹与在迈克耳孙干涉仪中观察到的条纹相似，并且具有某些显著的性质，具有潜在的应用价值。条纹的一个显著特征是，尽管图案是通过仅检测每个光子对中的一个光子而获得的，但由于未检测到的光子所穿过的光路的变化，条纹发生了偏移。条纹位移的特征在于两个光子的波长的组合，这意味着光子的波长可以在没有检测到它的情况下测量。此外，条纹的可见性随着双光子横向动量之间的相关性的减小而减小：可见性在最大动量相关时为1，在没有动量相关时为0。我们还表明，一对的两个光子之间的动量相关可以确定从单光子干涉图案。因此，我们第一次提出了一种测量双光子相关的方法，而无需符合或预示检测。
2017-07-24 quant-ph
Continuous-wave phase-sensitive parametric image amplification
我们在实验上研究了使用低于阈值的横向简并II型光学参量振荡器在连续状态下的参量放大。我们证明了这种器件能够以相位不敏感或相位敏感的方式首先放大单模光束，然后放大多模图像。此外，放大后的图像投影在信号和闲频偏振的总强度示出在量子水平相关。
2005-02-20 quant-ph
Measurement of the degree of Polarization Entanglement Through Position Interference
我们利用双光子产生了不同纠缠度的偏振纠缠态。偏振态的纠缠与位置纠缠耦合，产生横向符合干涉条纹。我们从理论上和实验上证明，由于这种耦合，我们可以使用干涉图案来测量纠缠的偏振度。
2001-02-05 quant-ph
Photon-number distributions of twin beams generated in spontaneous parametric down-conversion and measured by an intensified CCD camera
描述了用增强型CCD相机测量自发参量下转换光子对所组成的光场的光子数统计。最终的量子探测效率，电子噪声，有限数量的探测器像素，横向强度的空间分布的检测光束，以及从一对单光子的损失被考虑在一个发达的一般理论的光子数检测。利用单光子探测灵敏度的iCCD相机提供的测量数据，对理论进行了分析。采用基于极大似然原理的重建方法，恢复了信号-闲频光子数联合分布。讨论了该方法的适用范围。重建的联合信号闲频光子数分布进行了比较，通过一种方法，使用叠加的信号和噪声，并最小化光电子熵。重建场的统计被确定为多模高斯分布。测量以及重建的联合信号闲频光子数分布的元素违反经典的不等式。子散粒噪声的相关性的信号和空闲光子数的差异，以及部分抑制的奇数元素的信号和空闲光子数的总和的分布观察。
2012-02-07 quant-ph
Quantum properties of transverse pattern formation in second-harmonic generation
研究了腔内二次谐波产生中一维横向斑图形成不稳定性的空间量子噪声特性。准概率分布的Q表示是用非线性随机朗之万方程实现的。我们研究这些方程，通过广泛的数值模拟和分析在线性化的限制。我们的研究，低于和高于斑图形成的阈值，是指导下的光子相互作用的微观计划的斑图形成在二次谐波产生。在接近斑图形成的阈值时，具有离轴临界波数相反方向的光束显示出高度相关。这是观察到的基本字段，为第二谐波字段，也为两个字段之间的互相关。还描述了涉及均匀横波数的非线性相关性，这些非线性相关性在线性化分析中未被识别。的远场的相对点之间的强度差异示出展示亚泊松统计，揭示了量子性质的相关性。我们观察到的基本和二次谐波领域的孪生光束的相关性，也非经典之间的相关性。
2002-02-27 quant-ph
Mode analysis of higher-order transverse-mode correlation beams in turbulent atmosphere
在自发参量下转换过程中，由于泵浦光的角谱向双光子态的转移，产生的双光子在厄米-高斯（HG）模中纠缠。这使得人们能够使用HG模式作为量子通信的字母表。为了实现全球量子通信，考虑到湍流大气的影响，我们推导出了双光子探测概率的解析表达式。我们的结果是更一般的，因为它占的传播，信号和闲置光子通过大气，而不是其他作品考虑的光子在真空中的传播。我们表明，虽然由于在大气中传播时模式之间的串扰，对下转换HG场的奇偶性和顺序的限制不再成立，但串扰是不均匀的：有更强大的模式，往往会保持光子在其中。这些模式可以用来提高量子通信的保真度。
2016-07-18 quant-ph
