Multi-channel quantum noise suppression and phase-sensitive modulation in a hybrid optical resonant cavity system
本文理论研究了混合光学谐振腔系统中真空场和压缩场的多通道量子噪声抑制与相位敏感调制，观察到多个类EIT暗窗口，在泵浦光功率为6.5 Beta_th时实现高达13.9 dB的噪声抑制，并提出了填补压缩场正交振幅多通道抑制空白的相位敏感调制方案。
2023-05-16 quant-ph
Modeling and simulation of a quantum thermal noise on the qubit
量子噪声或退相干是影响量子技术性能的主要因素。在量子比特上，一个重要的量子噪声，通常在实践中相关，是热噪声或广义振幅阻尼噪声，描述了在任意温度下与热浴的相互作用。然而，量子比特热噪声不能用几个基本的泡利算子来建模或直接模拟，而是需要特定的算子。我们的主要目标是构建一个电路模型，用于模拟标准基本量子比特算子的热噪声。从一个基于Kraus算子的普通量子操作模型和一个相关的量子位环境模型出发，我们导出了一个合适的Stinesspring膨胀表示的热噪声。这个扩张的幺正模型然后被分解为简单的基本量子比特算子，并转换为基于基本量子门的电路。我们得到了针对热噪声的目标模拟器电路，该电路内置了易于控制的噪声参数。然后在IBM-Q量子处理器上物理实现并测试噪声模拟器。该模拟器是对现有量子处理器量子线路库的有益补充，它为研究必须应对热噪声的量子信号和信息处理提供了一种新的工具。
2022-12-07 quant-ph
Effect of thermal noise on atom-field interaction: Glauber-Lachs versus Mixing
含有热噪声的相干信号是辐射的混合态。有两种不同的类这样的状态，一个高斯态获得的Glauber-Lachs混合和非高斯态获得的热态和相干态的正则概率混合。虽然这两个版本都是包含噪声的信号状态，但噪声的影响在Glauber-Lachs版本中不太明显。这两种不同的噪声添加方式的影响被认为是在原子-场相互作用的背景下，特别是，时间演化的粒子数反转和原子-场纠缠进行了研究。量子特性，如粒子数反转和纠缠动力学中的反转-复活，由于热噪声的存在而减弱。结果表明，由于热噪声的存在而丢失的功能恢复的过程中的光子添加。
2012-01-30 quant-ph
Quantum capacity of channel with thermal noise
研究了热噪声信道的量子容量。在假设相干信息在其附近为凸或凹的条件下，得到了极值输入态。当输入能量趋于无穷大时，微扰理论证明了相干信息在相同热态输入的乘积处达到最大。对于低噪声信道，得到了量子容量，它等于单次容量。
2006-03-29 quant-ph
Thermal noise limitations to force measurements with torsion pendulums: Applications to the measurement of the Casimir force and its thermal correction
本文对扭振系统的热噪声进行了一般性分析。分析了扭转角通过电子反馈保持固定的具体情况。这种分析适用于最近的实验，采用扭摆测量卡西米尔力。本文讨论了卡西米尔力高精度测量距离的极限，特别是阐述了测量热修正的前景。
2004-08-04 quant-ph
Manipulating the flow of thermal noise in quantum devices
最近，人们对使用复杂量子系统来创建有效的非互易动力学产生了极大的兴趣。有人提出了实现光子和声子的人工磁场的建议;实验进展迅速，使这些建议成为现实。许多工作集中在使用这样的系统来控制信号流，以创建用于光信号的隔离器或定向放大器。在本文中，我们在这项工作的基础上，但在不同的方向移动。我们发展了量子系统中热噪声可控流的理论，并讨论了一种可能的实现。我们从理论上证明了量子级联系统中热噪声的单向流动是可能的。将光机平台视为级联系统，我们可以最终控制热噪声流的方向。通过适当地设计机械谐振器，其充当人工水库，热噪声的流动可以被约束到期望的方向，从而产生热整流器。所提出的量子热噪声整流器可以潜在地用于开发诸如用于纳米电子器件和超导电路的热调制器、热路由器和热放大器之类的器件。
2018-02-07 quant-ph
Thermal Noise as a Window into the Quantum Vacuum: Spatial Patterns Revealed by Simple Experiments
本文提出利用射频热噪声间接观测量子电动力学预言的电磁真空涨落空间结构，通过同轴电缆和射频功分器等简单设备在导电边界附近测得热噪声抑制，为量子真空行为提供了无需先进光学或低温条件的实验证据。
2025-05-03 quant-ph
Performance Analysis of MDI-QKD in Thermal-Loss and Phase Noise Channels
本研究分析了MDI-QKD在热损耗和相位噪声信道中的性能，推导了贝尔态测量概率、QBER和SKR的解析表达式，揭示了噪声对密钥率的影响，为提升噪声抗性提供理论支持。
2025-07-12 quant-ph
Routing thermal noise flow and ground-state cooling in an optomechanical plaquette
本文提出在四模光机械晶格中通过路由热噪声流并调整环路相位，实现两个非简并机械谐振器的基态冷却，该方法补充了传统相干暗模式控制理论。
2025-06-20 quant-ph
Thermal noise of a plano-convex mirror
本文从理论上研究了平凸衬底上镀膜反射镜的内热噪声。与相同质量的柱面镜相比，对光束的影响可以减少10倍，提高了高精度光学实验（如引力波干涉仪）的灵敏度。
2000-02-23 quant-ph
Extra phase noise from thermal fluctuations in nonlinear optical crystals
我们从理论和实验上证明了二阶非线性晶体中热声子的散射光是光学参量振荡器中观察到的附加相位噪声的来源。这种额外的相位噪声降低了量子关联，并且迄今为止阻碍了在单个非线性光学系统中直接产生多体纠缠。我们冷却非线性晶体，并观察到额外的噪音减少。我们对这种噪声的处理可以成功地应用于文献中的不同系统。
2009-06-22 quant-ph
Theoretical comparison of quantum and thermal noise squeezing in silicon and graphene nanoresonators
基于实验结构参数，从理论上比较了硅和石墨烯纳米谐振器的量子噪声压缩差异。讨论了硅和石墨烯达到压缩态的条件。根据我们的理论分析，石墨烯纳米谐振器可以获得比硅小得多的压缩因子，利用其薄的厚度。在T = 5 K，抽运电压为5 V时，典型单层石墨烯纳米谐振器的量子噪声和热噪声（布朗运动）均降低了12.58 dB.
2011-01-28 quant-ph
Sub-shot-noise-limited phase estimation via SU(1,1) interferometer with thermal states
从理论上研究了以热态和压缩真空态为输入，宇称检测为测量的SU（1，1）干涉仪的相位灵敏度。我们发现，相位灵敏度可以击败散粒噪声的限制，并接近海森堡极限随着输入光子数的增加。
2017-11-09 quant-ph
Routing thermal noise through quantum networks
目前，人们对在量子机制中操作设备有很大的兴趣，在量子机制中，它们的行为不能通过经典力学来解释。包括纠缠态在内的量子态是脆弱的，容易受到过大的热噪声的干扰。在这里，我们解决的问题是，是否有可能创建非互易设备，鼓励热噪声流向或远离网络中的特定量子设备。我们的工作利用级联系统的形式主义来回答这个问题的肯定，展示了如何三端口器件可以用作一个有效的热晶体管，并说明了这种形式主义如何映射到一个实验上可实现的光学机械系统。我们的研究结果为更有弹性的量子器件和使用热噪声作为资源铺平了道路。
2018-06-04 quant-ph
Thermal Noise Measurement Below the Standard Quantum Limit
本文提出一种独立于量子噪声的热噪声表征方法，在低温 Fabry Perot 腔中测量 GaAs 微镜热噪声，其最大低于标准量子极限 5 dB，并进一步观测到光学弹簧效应使量子噪声最大低于 SQL 10 dB。
2025-09-21 quant-ph
The classical capacity of quantum thermal noise channels to within 1.45 bits
我们发现一个严格的上限为经典的量子热噪声信道的容量是在$1/\ln 2$位Holevo的下限。这个下限是可以实现的，使用非纠缠，经典的信号状态，即位移相干态。因此，我们发现，虽然量子技巧可能会带来好处，但当涉及到经典通信时，它们只能提供一点帮助。
2012-07-02 quant-ph
Quasi-Bell entangled coherent states and its quantum discrimination problem in the presence of thermal noise
研究了热环境中的准Bell纠缠相干态。在分析中，我们假设热噪声只影响每个状态的两个模式中的一个。首先导出了热环境中准Bell纠缠相干态密度算符的矩阵表示。其次，我们研究了一个具有热噪声的准Bell纠缠相干态的纠缠特性。在这个时候，形成的纠缠态的下界计算。第三，考虑了两种情况下的准Bell纠缠相干态二进制集的极大极小判别问题，并利用Helstrom算法求二进制态的Bayes最优错误概率，计算了这两种情况下极大极小判别的错误概率。
2015-08-07 quant-ph
Ultra--low noise differential AC-coupled photodetector for sensitive pulse detection applications
我们报告的性能超低噪声差分光电探测器，特别是设计用于探测原子系综与弱光脉冲。介绍了探测器的工作原理，以及用于提取具有$\sim1 μ$持续时间的光脉冲的光子散粒噪声的分析方法。与频率响应峰值检测器相反，我们的方法允许宽带量子噪声测量。两种不同硬件方法的等效噪声电荷（ENC）分别被评估为每脉冲280和340个电子，其对应于两种方法中的$n_\mathrm{3dB}=0.8\cdot 10^5$和$n_\mathrm{3dB}=1.2\cdot 10^5$的暗噪声等效光子数。最后，我们讨论了用双相关采样方法消除由探测器缺陷引起的输出信号中的经典相关的可能性。
2009-03-19 quant-ph
Thermal and quantum noise in active systems
我们提出了一个量子网络的方法来处理测量设备中的热和量子波动。该测量被描述为输入波动向输出波动的散射过程。我们提出了用这种方法处理一个冷阻尼电容式加速度计得到的结果。
2001-10-03 quant-ph
Distinguishing coherent and thermal photon noise in a circuit QED system
在腔-QED体系中，由于AC斯塔克效应，来自剩余腔光子的光子数波动导致量子比特退相。这些不需要的光子源自各种来源，例如热辐射、剩余测量光子和串扰。使用耦合到传输线腔的电容性分流磁通量子比特，我们展示了一种基于时域自旋锁定弛豫术的噪声谱重建来识别和区分相干光子和热光子的方法。使用这些测量，我们在我们的系统中的限制退相源的热光子，而不是相干光子。通过改善通向腔的线路上的低温衰减，我们成功地抑制了残余热光子并实现了$T_1$限制的自旋回波衰减时间。自旋锁定噪声谱技术可以很容易地应用于其他量子比特模态，用于识别一般的非对称非经典噪声谱。
2018-01-01 quant-ph
Exact and Efficient Stabilizer Simulation of Thermal-Relaxation Noise for Quantum Error Correction
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of Washington（华盛顿大学）；the University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文提出精确且兼容稳定子的量子比特热弛豫噪声模型，通过正概率分解提升纠错性能，并在超导平台研究大规模表面码与双变量自行车码。
2025-12-09 quant-ph
Fluctuation, Dissipation, and Entanglement: the Classical and Quantum Theory of Thermal Magnetic Noise
发展了导电材料附近热磁涨落的一般理论，这种涨落是约翰逊噪声的磁模拟。在量子计算和磁共振力显微镜的实际实验中，预测的弛豫可以足够快，大量的实验护理应采取尽量减少it.The相同的哈密顿矩阵元素，支配波动和耗散也支配纠缠和重整化，和一个具体的例子的波动耗散纠缠定理的构造。
2000-04-30 quant-ph
Suppression of extraneous thermal noise in cavity optomechanics
在腔光机系统中，外来热运动可以限制位移灵敏度和辐射压力效应，如光学冷却。在这里，我们提出了一个有源噪声抑制方案及其实验实现。主要的挑战是选择性地感测和抑制外来的热噪声，而不影响振荡器的运动。我们的解决方案是监测两种模式的光学腔，每种模式对振荡器的运动具有不同的灵敏度，但对外来的热运动具有相似的灵敏度。该信息用于将"抗噪声"标记到入射激光场的频率上。在我们的系统中，基于耦合到Fabry-Pérot腔的纳米机械膜，模拟和实验表明，可以选择性地抑制外来的热噪声，并且可以减少对光学冷却的相关限制。
2011-12-14 physics.optics quant-ph
A phase-sensitive optomechanical amplifier for quantum noise reduction in laser interferometers
未来的引力波干涉仪的灵敏度预计将受到量子真空波动的限制，这可以通过量子非破坏方法（如压缩真空注入）来降低。然而，在读出链中的光损耗严重限制了这种方案的有效性。我们提出了一种光学机械装置安装在检测器的输出，减轻读出损失的影响，从而使检测器tobearly利用量子噪声规避计划。
2020-06-04 physics.ins-det quant-ph
Thermal noise cancellation for optomechanically induced nonreciprocity in a whispering-gallery-mode microresonator
针对单光子/少光子水平光力学非互易效应中的热噪声抑制难题，本文提出在回音壁模式（WGM）微谐振器中通过量子干涉消除热噪声的方案，实现非互易传输与放大，无需预冷机械模式至基态。
2024-11-28 physics.optics quant-ph
Phase-sensitive cascade quantum amplifier with nearly noiseless operation
Aalto University（阿尔托大学）；VTT Technical Research Centre of Finland Ltd（芬兰技术研究中心有限公司）
本研究对比基于SQUID的约瑟夫森参量放大器（JPA）的保相与相敏工作模式，采用JPA-TWPA级联放大方案测得相敏模式下噪声温度远低于标准量子极限，为量子器件的高保真直接探测提供了新途径。
2026-08-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Optical Interferometers with Reduced Sensitivity to Thermal Noise
光学干涉测量的灵敏度的基本限制是热噪声，热噪声驱动干涉仪的反射镜的表面的位置的波动，从而驱动腔内场的相位的波动。用于减少这种热驱动的相位噪声的方案中，从伴随的应变在表面和衬底的大部分补偿的相移，由于表面的位移的相移。尽管物理表面的位置会波动，但反射时的光学相位可能会降低对这种运动的敏感度。
2008-06-23 physics.optics quant-ph
Unification of thermal and quantum noise in gravitational-wave detectors
针对引力波探测器的噪声限制问题，研究用量子涨落耗散定理统一了热噪声、量子噪声等四类基本噪声，明确了后两类噪声可忽略的条件，深化了对探测器噪声机制的认知。
2023-01-01 astro-ph.IM gr-qc quant-ph
Noise-Induced Thermalization in Quantum Systems
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）；University of Houston（休斯顿大学）；Texas Center for Superconductivity, University of Houston（休斯顿大学超导中心）
本文通过简正热化假说证明噪声可加速量子系统中Gibbs态制备，展示非积分和积分模型在噪声下的热化现象，为量子计算提供新的实用解决方案。
2026-07-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
Generalised expression of the noise figure of phase sensitive amplifiers for an arbitrary number of modes
与通常的相位不敏感放大器（PIA）相反，相位敏感放大器（PSA）原则上能够实现无噪声放大，即表现出0 dB的量子限制噪声系数（NF）。当在非线性光纤中使用四波混频（FWM）来实现时，可以通过不期望的FWM过程来生成额外的波，这可能引入用于真空波动的额外输入端口，从而潜在地降低NF。在这种情况下，我们在这里给出一个一般的分析量子推导的PSA NF，有效的任意数量的非线性耦合模式。这个表达式是可用的，只要一个线性的输入输出关系，可以找到所涉及的模式的湮灭和创建运营商。它预测噪声水平取决于相互作用波的数量。我们说明了这个表达式的有用性的情况下，六波，对应于四个相互作用的量子模式。在该示例中，与对于相同方案的PIA操作获得的10dB相比，信号NF被降级0.4dB。
2020-12-16 physics.optics quant-ph
Randomly measured quantum particles and thermal noise
本文对比了随机位置测量与随机势场（热噪声）对量子粒子运动的影响，通过计算线性和非线性可观测量，发现非线性可观测量能区分两者，而线性可观测量不能。
2025-07-08 cond-mat.dis-nn quant-ph
Reduction of coating thermal noise by using an etalon
降低涂层热噪声是光学干涉仪精密测量的关键问题。这种测量设备的一个很好的例子是引力波探测器，其中每个反射镜都涂有几十层四分之一波长的电介质层，以实现高反射率，而热噪声水平随着层数的增加而增加。Khalili最近提出的一种减少涂层热噪声的方法是将前几层与其余层机械分离，使得波动的主要部分对反射光的相移贡献很小。使用标准具，法布里-珀罗光学谐振腔的单片腔，与一些涂层的正面和背面上的显着更多的是一种方法来实现这样的系统，没有太多的复杂性，在本文中，我们进行了热噪声分析的标准具使用的涨落耗散定理与探针两侧的有限尺寸的柱面镜。
2011-01-28 gr-qc quant-ph
Noise-Assisted Variational Quantum Thermalization
在量子计算机上准备热态可以有多种应用，从模拟多体量子系统到训练机器学习模型。已经提出了在近期量子计算机上完成这项任务的变分电路，但仍然存在一些挑战，例如找到可扩展的成本函数，避免纯化的需要，以及减轻噪声影响。我们提出了一种新的算法，热态准备，解决这三个挑战，利用量子线路的噪声。我们考虑一个变分架构包含一个去极化通道后，每个单一的层，有能力直接控制噪声的水平。我们推导出一个封闭的形式近似的自由能这样的电路，并使用它作为我们的变分算法的成本函数。通过评估我们的方法对各种哈密顿量和系统的大小，我们发现几个系统的热状态可以近似与高保真度。然而，我们还表明，我们的算法学习热状态的能力强烈依赖于温度：虽然可以获得高保真度的高温和低温，我们确定了一个特定的范围，使问题变得更具挑战性。我们希望，这第一次研究噪声辅助热态准备将启发未来的研究利用变分算法中的噪声。
2021-11-06 physics.comp-ph quant-ph
An ultra-sensitive balanced detector with low noise for continuous-variable quantum key distribution
本文介绍了一种高灵敏度、低噪声、平衡性好的探测器。两级放大结构用于增加电子增益，同时保持约70 MHz的有效带宽。为了进一步降低电子噪声，在光电二极管和跨导放大器之间连接结型场效应晶体管（JFET），以降低放大器漏电流的影响。得益于这些设计，噪声电压的均方根（RMS）约为6 mV，增益为3.2E5V/W，这意味着超低噪声等效功率密度为2.2E-12 W/rtHz，仅为普通低噪声商业探测器的一半。此外，选用了两个频率响应相近的光电二极管作为探测器，使探测器的共模抑制比（CMRR）达到53 dB，比商用探测器高出约13 dB。进一步的测试表明，我们的检测器的散粒噪声与电子噪声的比值为16.8 dB，这是优于大多数高速平衡检测器。
2018-06-09 physics.ins-det quant-ph
The effects of thermal and correlated noise on magnons in a quantum ferromagnet
研究了量子铁磁体中自旋波（磁振子）的动力学和热平衡以及宏观磁化强度。热噪声，由于与晶格声子的相互作用和空间相关性的噪声的影响被认为是。首先，我们提出了一个马尔可夫主方程的方法与分析解决方案的任何齐次空间关联函数的噪声。我们发现，空间相关的噪声增加的衰减率的低波矢量的磁振子的热平衡，这也导致了更快的衰减的铁磁体的磁化强度的稳态值。对于长的相关长度和较高的温度，我们发现，另外有一个组件的磁化衰减非常缓慢，由于快速磁振子的衰减率降低。这种效应可能对快速和噪声保护的量子或经典信息传输和磁振子有用。我们进一步比较铁磁和反铁磁的行为在嘈杂的环境中，并找到定性类似的行为欧姆，但从根本上不同的行为在超欧姆环境。
2018-11-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermalization and entropy production of a 1D bipartite fermionic lattice under influence of a dephasing noise
本文研究了一维二分费米子链中的熵产生和热、物质的输运。此外，我们输入了一个现象学的退相噪声，以显示其对系统动力学的影响。特别地，它显示了这种噪声的熵产生的出现的重要性。对于通量，解析解得到使用玻尔兹曼和费米-狄拉克分布。最后，我们表明，一个特定的能量和物质交换的波动定理，即使在存在这样的噪声服从。
2020-02-21 cond-mat.stat-mech quant-ph
Design of Microresonators to Minimize Thermal Noise Below the Standard Quantum Limit
我们提出了一种新的微谐振器的几何形状进行了优化，以最大限度地提高次标准量子极限（SQL）的性能的设计。预计新设计在10K下工作时，在广泛的频率范围内，热噪声远低于SQL。这种设计的微谐振器的性能将使其能够作为量子非破坏测量的试验台，并打开与许多实际传感应用相关的新的精密测量机制，包括先进的引力波探测器。
2019-11-06 gr-qc quant-ph
Thermal intermodulation noise in cavity-based measurements
光学腔中的热频率波动限制了从引力波观测站到光学原子钟等精密实验的灵敏度。这些噪声的传统建模假设光场对腔频率波动的线性响应。然而，从根本上说，这种反应是非线性的。在这里，我们表明，非线性转换的腔频率的热波动可以占主导地位的光电探测中的宽带噪声，即使当波动的幅度远小于腔线宽。我们将这种噪声称为“热互调噪声”，并表明对于共振激光探针，它表现为强度波动。我们报告和表征的热互调噪声在光机械腔，其中的频率波动所造成的机械布朗运动，并找到与我们开发的理论模型非常吻合。我们证明，该效果是特别相关的量子光学力学：使用声子晶体$Si_3N_4$膜与低质量，软钳位的机械模式，我们能够操作的制度，测量量子反作用的贡献尽可能多的力噪声的热环境。然而，在存在互调噪声的情况下，测量的量子签名在直接光电探测器中不被揭示。所报道的噪声机制，而研究的光学机械系统，可以存在于任何光学腔。
2020-05-14 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Electronic heat flow and thermal shot noise in quantum circuits
当将单个量子组件组装成介观电路时，库仑相互作用和电荷粒度之间的相互作用打破了电阻抗组成的经典定律。在这里，我们探索实验的热后果，并观察到电子热传输的一个额外的量子机制。所研究的，广泛可调的测试台电路是由一个微米级的金属节点连接到一个电子通道和电阻。通过焦耳耗散加热节点，我们从互补噪声测量中分别确定其温度和由通道两端的温度差引起的热散粒噪声（“delta- $T$噪声”）。热散粒噪声的预测，从而直接验证，并揭示了电子热流。后者表现出的贡献，从涉及电子的分区与库仑相互作用的通道。扩展热流预测，包括热散粒噪声，我们发现与实验的定量协议。
2020-01-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
