Witnessing genuine multi-photon indistinguishability
玻色子干涉是一种基本的物理现象，它被认为是量子计算优势的核心。因此，有必要开发实用的工具来见证它的存在，无论是对量子源的可靠评估还是基础研究。在这里，我们描述了如何线性干涉仪可以用来明确地见证真正的n-玻色子不可分割性。违反建议的证人的数量限制的程度多玻色子的不可解释性，我们还提供了一个新的直观模型，使用集合论。我们实验性地实现了这个测试，以约束我们使用参数下转换准备的状态中的3光子不可逆性的程度。我们的方法为实际的光子应用提供了一个方便的工具，并可能激发我们采用的操作框架的基础上进一步的根本性进展。
2018-04-04 quant-ph
Optimal interferometric certification of multi-photon indistinguishability
Université libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术实验室）；Center for Quantum Enabled-Computing, Center for Theoretical Physics of the Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心量子使能计算中心）；Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense（弗鲁米嫩塞联邦大学物理研究所）
本文提出两种高效实验协议，利用傅里叶干涉仪或随机线性光学干涉仪结合光子计数，以最优样本复杂度认证多光子不可区分性保真度，无需先验假设，基于Hong-Ou-Mandel测试的多光子推广，使严格认证成为可能。
2026-09-30 quant-ph
Improving On-Demand Single Photon Source Coherence and Indistinguishability Through a Time-Delayed Coherent Feedback
本研究针对单光子源相干性与不可区分性提升需求，在可扩展波导系统中引入延时相干反馈方案，经量子轨迹模型仿真验证，可将不可区分性最高提升57%，同时抑制片外衰减和纯消相的不利影响。
2024-10-07 quant-ph
Correlation functions with single photon emitters under noisy resonant continuous excitation
为了表征源的统计特性和不可测性，通常使用各种干涉仪测量发射场的关联函数。在这里，我们提出了一个理论框架的计算关联函数的两个能级系统，是由一个现实的噪音连续波激发激光共振驱动。在正确考虑噪声激励源的各种贡献的情况下，得到了一阶和二阶自关联函数的解析表达式。我们预测，即使在低功率区，噪声源对两能级系统动力学有很强的影响，这是更简单的模型所没有预料到的。在脉冲激发下，光子不可逆性的表征通常是通过测量用Hong-Ou-Mandel干涉仪获得的零延迟强度相关值来完成的。我们表明，这个数字是不相关的连续波激发制度，我们引入合并的时间窗口，一个数字的优点的基础上的概率解释的概念光子不可分割性。最后，我们使用合并时间窗来量化噪声连续波激发如何影响光子不可逆性。
2018-11-19 quant-ph
Optimal distillation of photonic indistinguishability
针对光子不可区分性不足限制量子技术性能的问题，提出考虑多光子效应、模式数最少且成功概率优化的三光子蒸馏协议，经实验验证可在有限资源下实现多场景不可区分性蒸馏，提升蒸馏技术的实用价值。
2025-09-02 quant-ph
The origin of indistinguishability of quantum features in an interferometric system
最基本的量子特性之一是分束器上的双光子强度相关性，导致光子聚束到任一输出端口。根据量子力学的传统理解，光子在分束器上聚束的根源在于，即使没有对成对光子相位信息的明确定义，也会导致光子之间的不可分辨特性，从而导致破坏性的量子干涉。在这里，一个完全不同的方法，提出了相同的量子功能，其中一个强大的相互相位依赖性是光子聚束的非经典功能的基本要求。这种确定的相位关系现在被理解为这种量子特征的起源，该量子特征是由光子-BS系统的相位基叠加产生的，从而导致光子的不可区分性。以单输入端口BS系统的相干模型为代表，对马赫-曾德干涉仪的扩展方案进行了额外分析，以验证量子特征中禁戒相基叠加的有效性。
2021-10-27 quant-ph
Semi-device independent characterization of multiphoton indistinguishability
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；International Iberian Nanotechnology Laboratory (INL)（伊比利亚纳米技术国际实验室）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Istituto di Fotonica e Nanotecnologie, Consiglio Nazionale delle Ricerche (IFN-CNR)（国家研究委员会光子学与纳米技术研究所）；Ephos, Inc.（Ephos公司）
本文提出了一种基于光子成团和光子数方差测量的半设备无关方法，用于表征多光子不可区分性，展示了其在光子器件规模化中的实用性。
2024-04-29 quant-ph
Do different kinds of photon-pair sources have the same indistinguishability in quantum silicon photonics?
本研究在硅光子芯片上通过热调谐切换微环谐振器与波导两种光子对源，经HOM干涉实验测得波导源的不可区分性更高，验证了JSA重叠度与光子不可区分性的关联。
2024-01-30 physics.optics quant-ph
Indistinguishability of identical bosons from a quantum information theory perspective
本文利用量子信息工具，提出全同玻色子不可区分性的一般理论，以对称子空间投影期望值为度量并给出可测下界，定义并刻画完美可区分态，发现凸组合可产生完美可区分性。
2023-07-13 quant-ph
Making entangled photons indistinguishable by a time lens
我们提出了一个应用程序的量子时间成像恢复的信号和闲频光子产生的第二类自发参量下转换与脉冲宽带泵浦的不可逆性。已知在这种情况下，信号光子和闲频光子具有不同的光谱和时间特性。这种效应分别降低了它们的不可分辨性和Hong-Ou-Mandel干涉的可见性。我们证明了在干涉仪的一个臂上插入一个时间透镜并适当地选择其放大倍数，可以恢复信号光子和闲频光子的完全不相干性，并且在时间透镜的高焦群延迟色散的限制下，可以提供100%的Hong-Ou-Mandel干涉的可见性。
2023-03-07 quant-ph
Effect of dispersion on indistinguishability between single-photon wave-packets
激光脉冲在色散介质中传输时，其时间-光谱轮廓不可避免地会发生变化。虽然这种色散效应在经典光学中已经得到了很好的研究，但它对单光子波包的影响，即，单光子的物质波还没有完全被揭示出来。本文研究了色散对单光子波包在HOM干涉中不变性的影响。通过对两个不可分辨的单光子波包进行色散处理，观察到HOM干涉仪两条光路的二阶色散之差可以映射到干涉曲线上，表明：（1）在两条光路的色散效应量相同的情况下，HOM干涉曲线必须仅由波包之间的固有不变性确定，即，由于费曼路径之间的不可分割性，色散抵消;（2）两个路径中的不平衡色散效应不能被抵消，并且会加宽干涉曲线，从而提供了一种测量二阶色散系数的方法。我们的研究结果有助于我们更全面地理解单光子波包，并为探索HOM干涉的进一步应用铺平了道路。
2020-11-11 quant-ph
Induced Coherence in Quantum and Classical Interferometry: Origin and Control
The Institute of Mathematical Sciences（马蒂马拉科学院）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）；Institute of Science, Banaras Hindu University（贝拿勒斯印度教大学理学院）；Centre for Quantum Science and Technology, Siksha ‘O’ Anusandhan（锡克沙'O'安苏丹量子科学与技术中心）；Indian Institute of Science Education and Research (IISER), Kolkata（加尔各答印度科学教育与研究学院）
本文证明量子诱导相干干涉仪中三重关系成立，经典配置恢复二象性不等式，并探索相干性与纠缠的起源及控制方法，揭示路径不可区分性的互补作用。
2026-11-06 quant-ph
Quantifying the presence of a neutron in the paths of an interferometer
通常认为，当观察到路径之间的量子干涉时，无法获得关于粒子所采取的路径的准确实验信息。然而，最近在量子系统的测量和控制方面的进展可能会通过规避传统的不确定性限制来提供丢失的信息。在这里，我们实验研究的可能性，一个单独的中子移动通过一个双路径干涉仪可能实际上是物理分布在两个路径之间。为了这个目的，重要的是要区分在其中一条路径上找到完整粒子的概率和单个粒子在两条路径上的分布。我们只在其中一条路径上施加一个磁场，并在干涉仪的两个输出端口上观察它对中子自旋的影响的精确值，从而实现了这一区分。结果表明，单个粒子经历在其中一个路径中施加的特定分数的磁场，这表明在记录两个路径的干涉之前，粒子的一小部分甚至多个存在于路径中。所获得的路径存在等于弱值的路径投影仪，是不是一个统计平均值，但适用于每一个单独的中子，验证了最近推出的反馈补偿的方法。
2022-02-01 quant-ph
Measurement-dependent erasure of distinguishability for the observation of interference in an unbalanced SU(1,1) interferometer
众所周知，量子干涉可以在不实际执行该行为的情况下仅仅具有可重复性的可能性而消失。我们在非平衡SU（1，1）干涉仪中创建了这种可解释性，并且确实在输出的直接光电探测中没有观察到干扰。另一方面，这种可重复性可以用投影测量来消除。在这里，我们报告的零差检测的方法，也可以恢复干扰的影响。我们发现，正是振幅测量的不可测性导致了干涉的恢复，零差检测的量子特性和检测器的慢响应时间都起着至关重要的作用。这与上面提到的量子擦除方案不同。这说明在测量过程中存在量子干涉现象。由于不需要进行光程补偿，本文所研究的非平衡干涉仪在量子精密测量和传感领域具有实际应用价值。
2022-01-04 quant-ph
Suppression laws for multi-particle interference in Sylvester interferometers
关联粒子的量子干涉是一种基本的量子现象，它携带着粒子的统计特性，如聚束或反聚束。在存在特定对称性的情况下，干涉效应以高可见度发生，最简单的情况之一是Hong-Ou-Mandel效应中的重合检测的抑制。Tichy等人最近证明了在更一般的情况下，傅立叶多端口分束器的输出事件的抑制的一个简单的充分的标准。在这里，我们研究的情况下，$2^q$粒子（玻色子或费米子）同时注入在不同端口的西尔维斯特干涉仪与$2^p \geq 2^q$模式。特别是，我们证明了一个必要和充分的标准，一个显着的分数输出状态被抑制，特定的输入配置。这可能会发现应用在评估多个单光子源的不可分割性和玻色子采样机的验证。
2015-02-23 quant-ph
Quantum coherence versus interferometric visibility in a biased Mach-Zehnder interferometer
双缝干涉仪和带平衡分束器的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）是研究量子波粒二象性的典型装置。这些设置诱导的干涉可见度（IVI）与单量子系统（WAQ）的波方面的定量关联。最近，人们意识到，量子相干性（QC）可以更好地适合于量化互补关系中的WAQ。在这篇文章中，我们研究了在输入和输出都有偏置分束器的MZI，我们表明，在某些情况下，IVI不足以量化WAQ，因为它不反映量子相干性的行为，即使是对于二维封闭量子系统。使用IBM量子计算机，我们通过对带有偏置分束器的光学MZI进行完整的量子模拟，实验验证了我们的理论研究结果。
2023-01-27 physics.optics quant-ph
Semiclassical asymptotics of multiphotonic scattering probabilities with partial indistinguishability
Universidad de los Andes（安第斯大学）；Lakehead University（湖首大学）
该研究提出计算无损多端口干涉仪多光子散射概率框架，利用环形展开定义映射，确定大光子数极限下散射概率渐近行为，建立新渐近公式，还能解释已知情形，且产生与渐近光子聚束模式相关可直接检验的结果。
2026-07-14 math-ph math.MP quant-ph
High-Visibility Franson Interference Enabled by Passive Photonic Integrated Interferometers at Telecom Wavelengths
CNR–INO（意大利国家研究委员会-光学研究所）；Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Firenze（佛罗伦萨大学物理系）；European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy (LENS)（欧洲非线性光谱学实验室）；QTI srl（QTI有限公司）
利用PPLN波导光子对源与被动路径不平衡Mach-Zehnder干涉仪实现高可见性弗朗索特定量干涉，通过热调制实现相位扫描，获得高光谱可区分性光子对及97.1%干涉可见度。
2026-03-27 quant-ph
Noise limits on two-photon interferometric sensing
当光子在穿过马赫-曾德尔干涉仪时与自身发生干涉时，其出射的输出端口受到干涉仪臂之间的相位差的影响。这允许高度精确地估计路径长度差（延迟），但是对相位噪声极其敏感。相比之下，双光子Hong-Ou-Mandel干涉仪的臂之间的延迟直接影响光子对的相对不可分辨性，从而影响记录符合的速率。这同样允许延迟估计;特别是不太精确，但具有对光子相位的扰动不太敏感的优点。本文研究了马赫-曾德尔干涉术在多大程度的噪声下仍保持其相对于洪欧-曼德尔干涉术的优势。我们还探讨了不同的双光子输入马赫-曾德尔干涉仪的竞争优势，以及在什么参数制度下，每个输入表现最好。
2021-08-25 quant-ph
Quantum Statistics of Two Identical Particles and Modified Hong-Ou-Mandel Interferometer
提出利用具有多个内部能级的双粒子干涉仪探测两个全同粒子从量子不可区分到经典可区分的统计转变，并通过幺正散射过程实现平衡分布的直接测量。
2025-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Duality in asymmetric Quantum optical Ramsey interferometers
一种形式主义最近已经得到[J.马丁内斯-利纳雷斯和D. Harmin，quantum-ph/0306057]，从而允许分离对双路干涉仪中的路的总可分辨性D有贡献的路信息的不同源。在这里，我们应用的形式主义的量子光学拉姆齐干涉仪，其中两个来源，先验的可预测性的方式P和量子“质量”Q的哪一个方式检测器，源于相同的物理相互作用。我们表明，形式主义是能够分离的哪种方式的信息的两个来源。此外，它表明，Q成功地量化的量子哪路信息存储在哪路检测器，即使在D不的情况下。
2003-08-30 quant-ph
Exponential improvement in benchmarking multiphoton interference
Universitat Politècnica de València（巴伦西亚理工大学）；Centre for Nanosciences and Nanotechnology, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学纳米科学和纳米技术中心）；Quandela
本文提出了一种基于量子傅里叶变换干涉仪的协议，实现多光子不可区分性的高效基准测试，具有指数级改进的样本复杂度。
2026-01-15 quant-ph
Noise-tolerant tomography of multimode linear optical interferometers with single photons
本研究提出一种基于输出模式间光子计数互相关函数的线性光学干涉仪传递矩阵重建方法，该方法对实验损耗和光子不可分辨性具有鲁棒性，并在4模干涉仪实验中验证了其高保真度及在玻色采样中的应用。
2025-06-25 quant-ph
Wave nature-based nonlocal correlation via projection measurements between space-like separated interferometric systems
在量子力学中，不变性是理解诸如单光子自干涉和双光子非局域关联等神秘量子特性的一个基本概念。延迟选择实验是在干涉系统中通过光子的后测量来研究因果违背。最近，一个宏观版本的延迟选择实验已被证明使用泊松分布光子的经典手段在非干涉马赫-曾德尔干涉仪（NMZI）。在这里，一个相干版本的非局部相关性提出了使用空间分离的正交偏振NMZI中的光子的波动性质。为此，一致地测量NMZI输出光子对到一组偏振器上的偏振基投影，其中每个输出光子包括正交偏振基。利用符合探测输出光子的相干特性，实现了相位敏感的非局域关联。因此，限制在单个或纠缠光子对的不可分辨性需要重新考虑非局域相关的基础（偏振）随机性。
2022-02-23 quant-ph
On-chip quantum interference with heralded photons from two independent micro-ring resonator sources in silicon photonics
多源单光子之间的高可见度片上量子干涉是集成线性光学量子计算的关键前提。微环谐振器中的谐振增强自然能够在没有任何紧密光谱滤波的情况下产生更亮、更纯和更不可区分的单光子。来自多个微环谐振器的预示单光子的不可分辨性尚未在任何光子平台中测量。在这里，我们报告的芯片上的不可分辨性测量预示着单光子产生的独立的微环谐振器通过使用芯片上的马赫-曾德尔干涉仪和光谱解复用器。我们测得的原始预告双光子干涉条纹的可见度为72 +/-3%。这一结果与我们的模型一致，该模型包括器件缺陷、光谱杂质和多对发射。我们确定多对排放的主要因素限制的非经典干涉的可见性，并在未来的实验中实现接近统一的可见性的路线。
2018-08-07 quant-ph
Quantifying Superposition
引入措施，以量化的叠加程度在混合态相对于正交分解的希尔伯特空间的量子系统。这些叠加测度可以被视为纠缠测度的类似物，但也可以与后者有更直接的关系。通过系统的第二次量子化，可以从纠缠度量中导出叠加度量。我们考虑了由纠缠的相对熵和形成纠缠引起的测度。此外，我们介绍了一类措施与操作解释的干涉。考虑了在保子空间和保局部子空间通道作用下的叠加测度。该理论是说明与模型的原子进行弛豫过程中的马赫-曾德尔干涉仪。
2006-12-17 quant-ph
Integrated AlGaAs source of highly indistinguishable and energy-time entangled photons
在微型芯片中产生非经典光态是实现未来量子技术的关键一步。半导体材料是实现极其紧凑和大规模并行系统的理想材料，目前正在开发几个平台。在这种情况下，AlGaAs器件中的自发参量下转换结合了室温操作、电注入和电信频带中的发射的可能性的优点。在这里，我们报告的芯片为基础的AlGaAs源，产生不可区分的和能量-时间纠缠的光子与$7.2\times10^6$对/秒的亮度和$141\pm12$的信噪比。光子之间的不可分割性通过Hong-Ou-Mandel实验与$89\pm3\%$的可见性来证明，而能量-时间纠缠通过Franson干涉仪测试，从而得到Bell参数$ S=2.70\pm0.10$的值。
2015-07-20 physics.optics quant-ph
Coherence measures in the strictly incoherent operation framework and its application in the multi-path interferometer
School of Science, Beijing Information Science and Technology University（北京信息科技大学理学院）
本文在严格非相干操作框架下，基于保真度提出一种新的相干度量，推导其解析表达式及与其他度量的关系，证明其单调性，并将其应用于多路径干涉仪中波动性的刻画，给出保真度形式的波粒二象性关系。
2026-06-18 quant-ph
Quantum Interference between Photons and Single Quanta of Stored Atomic Coherence
光子的不可逆性对于在远程独立节点上构建量子网络至关重要，人们已经通过观察Hong-Ou-Mandel干涉仪中的重合谷来广泛研究光子的不可逆性。然而，不相容性并不局限于同一类型的玻色子。在此，我们第一次观察到在原子-光分束器界面中飞行的光子和存储的原子相干性（磁振子）的单个量子之间的量子干涉。我们证明了这种界面的厄米性决定了光子和磁振子之间的量子干涉类型。因此，不仅观察到玻色子的聚束行为，而且还观察到反聚束现象。所展示的磁振子-光子量子接口的混合性质可以应用于多功能量子存储器平台，并且可以导致与玻色子采样中发生的光子分布根本不同的光子分布。
2022-02-25 physics.atom-ph quant-ph
Quantifying Decoherence
Centre for Theoretical Physics, Jamia Millia Islamia（贾米亚米拉伊斯兰大学理论物理中心）
本文提出基于系统与环境纠缠的退相干度量，并验证其在多种系统中的有效性，同时给出马赫-曾德尔干涉仪中的测量方法。
2026-06-03 quant-ph
Certification of linear optical quantum state preparation
Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；University of Twente（特温特大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；PiCard Systems B.V.（PiCard系统有限公司）；Helmholtz-Zentrum Berlin fur Materialien und Energie（亥姆霍兹柏林材料与能源中心）；Fraunhofer Heinrich Hertz Institute（弗劳恩霍夫海因里希赫兹研究所）
本文提出了一种适用于线性光学平台的保真度认证方法，通过离散傅里叶变换实现多光子态的高保真度验证。
2026-02-12 quant-ph
Spatial symmetry in few-photon interference and quantum metrology
Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
本文基于对称性框架，重新解释双光子Mach-Zehnder干涉仪，分析参量光子对源及三模干涉仪，揭示空间对称性在少光子干涉与量子计量中的核心作用。
2026-09-14 quant-ph
Experimental study of Hong-Ou-Mandel interference using independent phase randomized weak coherent states
宏欧曼德尔干涉仪在许多要求光子不变性的量子信息和量子光学应用中是有价值的工具。对于不可分辨的弱相干光子态，Hong-Ou-Mandel可见度的理论极限为0.5，但一些设备的缺陷可能会阻碍实验达到这个值。在这项工作中，我们研究了各种因素，包括（i）检测器侧的缺陷，由于后脉冲，（ii）在输入信号的偏振强度和状态的失配的干涉可见度的依赖性，以及（iii）输入信号的整体强度。我们模拟所有的缺陷，并表明理论建模与实验结果吻合良好。
2018-11-21 quant-ph
Quantum Imaging of Birefringent Samples using Hong-Ou-Mandel Interference
Universidade do Porto（波尔图大学）；INESC TEC（葡萄牙科技研究所）
本文提出利用量子干涉技术实现双折射样品的高精度成像，通过优化光源和干涉仪设计，提高了对偏振效应的灵敏度并降低了对样品厚度的依赖。
2025-12-22 physics.optics quant-ph
Experimentally quantifying the advantages of weak-value-based metrology
我们通过实验研究了实施基于弱值的计量与标准方法的相对优势。虽然本文概述的技术更普遍地适用，但我们使用具有监测暗端口的Sagnac干涉仪（基于弱值的技术）和通过将整个光束聚焦到分裂检测器（标准技术）来测量小光束偏转。通过引入受控的外部横向探测器调制和横向光束偏转动量调制，我们量化了这些源在弱值为基础的实验与标准聚焦实验的缓解。使用确定性和随机性的方法相结合的实验进行比较。在所有情况下，弱值技术的性能与标准技术相同或更好，对于我们的参数，精度高达两个数量级。我们进一步测量基于弱值的技术的统计效率。通过对光子的$1\%$进行后选择，得到了光束偏转参数的可用Fisher信息的$99\%$。
2015-09-23 quant-ph
Quantum frequency combs and Hong-Ou-Mandel interferometry: the role of spectral phase coherence
Hong-Ou-Mandel干涉仪是一种分析光子对联合性质的通用工具，它依赖于双光子概率幅度之间的真正量子干涉效应。虽然这种形式的双光子干涉术背后的理论已经很好地建立起来，但先进光子源和奇异双光子状态的发展突出了精确量化哪些信息可以和不能从Hong-Ou-Mandel干涉迹线中推断的重要性。在这里，我们将研究洪-欧-曼德尔干涉与一类特殊的状态，所谓的量子频率梳，并特别强调光谱相位在这些测量中所起的作用。我们发现这种形式的双光子干涉术对不同梳状线对之间的相对相位不敏感。这是真实的，即使不同的梳状线对是相互相干的输入Hong-Ou-Mandel干涉仪，和条纹图案显示尖锐的时间特性。因此，Hong-Ou-Mandel干涉不能说明双光子量子频率梳中存在高维频仓纠缠。
2019-09-30 physics.optics quant-ph
Anomalous bunching of nearly indistinguishable bosons
本文通过将异常玻色子聚束与1986年矩阵积和式猜想相联系，利用其反例证明在8光子10模式干涉仪中，近不可区分光子也能通过偏振扰动增强聚束概率，揭示了异常聚束的新面向。
2024-07-31 quant-ph
High coherent frequency-entangled photons generated by parametric instability in active fiber ring cavity
通信波段的高相干频率纠缠光子是量子信息协议和量子远程通信的关键。而由非线性晶体中自发参量下转换或光纤中调制不稳定性产生的光子对呈现随机起伏，使得光子在连续往返中可区分。在这里，我们展示了一个频率纠缠光子的参数不稳定性的基础上，在一个有源光纤环形腔中，周期性的色散调制激发参数共振。通过对谐振腔的周期调制来选择参量不稳定性中的特征波数，形成增益对称的稳定斑图。我们发现参量不稳定边带的谱具有高度的相干性，这一点由单次激发谱的无背景自相关得到了证实。双光子干涉是由基于光纤的马赫-曾德尔干涉仪进行的，没有任何稳定。我们获得了86.3%的红欧曼德尔干涉可见度的下降宽度为4.3毫米。相关时间测量表现出的线宽为68.36 MHz，表明高相干性和不可分割的光子对之间。我们的结果证明了有源光纤腔中的参量不稳定性可以有效地产生高相干频率纠缠光子对，这将有助于后续的量子应用。
2019-10-17 physics.optics quant-ph
Post-selective two-photon interference from a continuous non-classical stream of photons emitted by a quantum dot
我们报道了一种电驱动的半导体单光子源，在固定偏压下能够发射出相干时间高达400 ps的光子。结果表明，增加注入电流导致相干时间减少，这种效果很好地解释了波动环境的快速调制。Hong-Ou-Mandel型双光子干涉使用马赫-曾德尔干涉仪演示使用此源测试的不可分割性的单个光子的后选择事件，其中两个光子碰撞在分束器。最后，我们考虑如何改进我们的检测系统可以用来实现更高的干扰可见性。
2008-04-11 cond-mat.other quant-ph
Quantifying the mesoscopic quantum coherence of approximate NOON states and spin-squeezed two-mode Bose-Einstein condensates
我们研究了如何表征和量化近似双模NOON态和自旋压缩双模玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的介观量子相干性。我们确定了两个准则，验证非零量子相干性的量子数不同的状态之间的$n$。这些准则否定了某些量子态的混合，从而表明了一个广义的$n$ -scopic薛定谔猫型悖论。第一个标准是相关性$\langle\hat{a}^{\dagger n}\hat{b}^{n}\rangle\neq0$（这里$\hat{a}$和$\hat{b}$是每个模式的玻色子算符）。相关性表现为$n$ -粒子检测概率中的干涉条纹，并且也可以通过正交相位振幅和自旋压缩测量来测量。$\langle\hat{a}^{\dagger n}\hat{b}^{n}\rangle$的测量使得能够量化总体$n$阶量子相干性，从而提供用于高保真光子NOON态的高效验证的途径。第二个标准是基于可测量的自旋压缩参数$ξ_{N}$的量化。我们应用的标准，在有损干涉仪和双阱陷BEC的NOON状态的理论模型。通过分析现有的BEC实验，我们证明了广义原子“小猫”状态和原子量子相干性与$n\gtrapprox10$原子。
2017-03-07 quant-ph
Interference and Distinguishability in Quantum Mechanics
定量测量引入了两个量子态在给定测量中的不可干涉性$U$和在该测量中可观察到的干涉量$I$。它表明，这些措施服从不等式$U\geq I$，它可以被看作是一个确切的配方玻尔的要求，一个不能区分两种可能的路径的粒子，同时保持干涉现象。这个公式被应用到中子干涉仪实验Badurek等。结果表明，制定强于参数的基础上考虑这些作者的相位和光子数的不确定性关系。
1999-04-01 quant-ph
Programmable Bell State Generation in an Integrated Thin Film Lithium Niobate Circuit
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本研究在集成薄膜锂铌酸盐电路中实现了可编程贝尔态生成，利用可编程干涉仪和高亮度光子对源，展示了高保真度的纠缠态制备。
2025-06-22 physics.optics quant-ph
Multi-photon boson-sampling machines beating early classical computers
玻色子采样被认为是一个强有力的候选人，以证明量子计算优于经典计算机。然而，由于单光子源和多端口光学干涉仪的效率低下，以前的原理验证实验遭受小光子数和低采样率。在这里，我们开发了用于高性能玻色子采样的两个核心组件：具有0.99传输率的鲁棒多光子干涉仪，以及来自量子点微柱的主动解复用单光子源，同时具有高效率、纯度和不可区分性。我们实现并验证了3-，4-和5-光子玻色子采样，并分别实现了4.96 kHz，151 Hz和4 Hz的采样率，比以前的实验快24，000倍以上，比用第一台电脑（ENIAC）和晶体管计算机（TRADIC）通过矩阵运算获得一个样品快220倍以上在人类历史上。我们的架构是可行的，以扩大到更大的光子数和更高的速度与经典计算机竞争，并可能提供实验证据反对扩展的丘奇-图灵论文。
2017-04-16 quant-ph
Quantum sensing through bosonic-fermionic Bell-state transitions in two-photon interference
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology-Gandhinagar（印度理工学院加尔纳纳加尔分校）
提出一种基于双光子干涉中对称与反对称贝尔态连续跃迁的量子传感方案，通过几何相位调控交换对称性，实现与光子带宽无关的相位调制，并用于高分辨率热色散双折射测量。
2026-06-15 quant-ph
Entangling a Hole Spin with a Time-Bin Photon: A Waveguide Approach for Quantum Dot Sources of Multi-Photon Entanglement
确定性的多光子纠缠源对于量子信息处理具有很大的吸引力，但在实验上实现具有挑战性。在本文中，我们展示了一个可缩放的源的时间仓编码Greenberger-Horne-Zeilinger和线性集群状态从固态量子点嵌入在纳米光子晶体波导的路线。利用自稳定双通干涉仪，我们测量自旋光子贝尔态与$(67.8\pm0.4)\%$保真度和设计的步骤，为显着的进一步改进。通过采用严格的共振激发，我们证明了$(95.7\pm0.8)\%$的光子不可逆性，这有利于多个团簇态的融合，从而扩大技术规模并产生更一般的图形态。
2022-06-09 quant-ph
Quantum interference with time-frequency modes and multiple-photons generated by a silicon nitride microresonator
本文利用氮化硅微环谐振腔产生高纯度压缩光，在6个混合时间-频率模式上实现二分高斯玻色采样，并通过144个四光子事件验证高保真度，进而识别6顶点同构图并提出了时间-频率模式通用操作的实现方案。
2025-02-01 quant-ph
Cavity-enhanced induced coherence without induced emission
本研究开展理论探索，将腔增强自发参量下转换与ZWM干涉测量结合，利用单共振光学参量振荡器产生窄带单光子，窄化光子带宽并提升相干性与光子对产生效率，填补相关理论空白，推动量子密码等领域应用发展。
2024-08-13 quant-ph
Temporal quantum fluctuations in the fringe-visibility of atom interferometers with interacting Bose-Einstein condensate
我们用半经典方法研究了玻色-约瑟夫森二聚体中相干损失和恢复的动力学。在拉比，约瑟夫森和福克相互作用制度的双模系统的相空间结构，进行了审查，并指定其WKB量子化的处方。局域态密度（LDOS），然后推导出任何给定的准备从其半经典投影到WKB本征态。利用LDOS及其能级间距的非线性变化，构造了初始制备的时间演化，研究了干涉条纹可见度的时间起伏。这些波动的定性行为和特征时间尺度由相关参与编号设定，量化制剂的光谱含量。我们采用这种方法来研究约瑟夫逊制度的相干动力学的几个初始状态的准备，包括一个双福克态和三个不同的相干态，我们表示为'零'，'PI'，和'边缘'（后两个都是分界线的准备，而零是标准的基态准备）。我们发现一个显着的协议之间的半经典预测和数值模拟的全量子动力学。因此，对于每种不同的制剂，都暗示了特征性的不同行为。
2012-11-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
The quantum beam splitter with many partially indistinguishable photons: multiphotonic interference and asymptotic classical correspondence
本文对量子双端口干涉仪中多个部分不可分辨光子的渐近行为进行分析，发现输出分布由围绕特定$j^*$的$O(\sqrt{n})$个通道主导，并呈现半经典双峰包络，对应经典强度分布。
2023-12-28 quant-ph
Quantum state engineering by nonlinear quantum interference
多光子量子干涉是光量子信息处理协议的基本原理。量子干涉的关键是不可干涉性。因此，光学量子信息处理中的许多协议的成功依赖于具有良好定义的空间和时间模式的光子状态的可用性。单模空间模式的光子可以从单模波导中的非线性过程中获得。对于时间模式，通常的方法是设计非线性过程。但由于相位匹配条件使得光谱特性和非线性相互作用往往交织在一起，这就使得相位匹配问题变得复杂。在本文中，我们研究了一种不同的方法，它是基于SU（1，1）的非线性干涉仪与脉冲泵和可控的线性光谱相移精密工程。我们系统地分析了重要的品质因数，如模态纯度和预示效率，以探讨这种方法的可行性。具体来说，我们详细分析了光谱相位工程的要求，以优化的品质因数，并应用数值模拟的光纤系统。同时提高了模态纯度和效率。此外，提出了一种新型的多级非线性干涉仪，并显示出实现更精确的状态工程的接近理想的单模操作和接近单位的效率。我们还将研究扩展到连续变量量子纠缠光谱工程中四波混频过程中高增益的情况。我们的研究为精确定制量子光源的光谱特性提供了一种新的方法，特别是光子对可以被设计为同时具有高纯度，高收集效率，高亮度以及波长和带宽选择的高度灵活性。
2020-04-20 quant-ph
Quantum computational advantage using photons
高斯玻色子采样利用压缩态提供了一种高效的方法来证明量子计算的优势。我们用50个具有高不可压缩性和压缩参数的单模压缩态进行实验，这些压缩态被馈送到具有全连通性和随机变换的100模超低损耗干涉仪中，并使用100个高效单光子探测器进行采样。整个光学设置是锁相的，以保持所有光子数态的叠加之间的高相干性。我们观察到多达76个输出光子点击，这产生了输出状态空间维度的$10^{30}$和采样率是$10^{14}$快于使用最先进的模拟策略和超级计算机。所获得的样品对各种假设，包括使用热状态，可区分的光子，和均匀分布进行验证。
2020-12-03 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Operational Resource Theory of Nonclassicality via Quantum Metrology
量子态的非经典性质由于其在未来技术中的潜在应用而引起人们极大的兴趣。最近人们意识到，“资源理论”的概念是量化和理解非古典性的一种强有力的方法。为了实现这种方法的潜力，首先必须找到资源理论的措施，是“操作”的非经典性，这意味着他们也量化的能力，量子态提供增强的性能，为特定的任务，如精密传感。在这里，我们实现了一个重要的里程碑，在这方面的努力，提出了第一个这样的业务资源理论措施。除了满足资源测度的要求外，它还与测量相空间位移的非经典态所提供的量子增强有着最密切的关系：对于纯态，它等于这种增强，对于混合态，它是一个严格的上限。我们还表明，这个措施的下限可以通过实验获得一个简单的马赫-曾德尔干涉仪。
2020-05-12 physics.optics quant-ph
Towards Robust Optimal Measurements Against Noise in Quantum Metrology
School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学物理科学与技术学院）；Department of Mechanical and Automation Engineering, The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学机械与自动化工程学系）；National Key Laboratory of Scattering and Radiation（散射与辐射国家重点实验室）；Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）；CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息重点实验室）；CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics University of Science and Technology of China（中国科学技术大学量子信息与量子物理学卓越创新中心）
基于Fisher信息测量噪声敏感度理论，实验研究不同测量对噪声的敏感性，并通过偏振马赫-曾德尔干涉仪实现相位估计，验证了FI MENOS表征最坏情况下的估计精度，为量化量子估计方案的鲁棒性提供新见解。
2026-06-25 physics.optics quant-ph
Deterministic coupling of a quantum emitter to surface plasmon polaritons, Purcell enhanced generation of indistinguishable single photons and quantum information processing
集成光子电路是全光、片上量子信息处理和量子计算机的重要组成部分。纳米等离子体电路中的确定性集成单光子源导致了在衍射极限之外操作的密集封装的可扩展量子逻辑电路。在这里，我们报告的耦合效率的单光子源的等离子体波导，特征传输光谱，传播长度，衰减长度，和等离子体的珀塞尔因子。我们模拟了金属-介质-金属波导中不同宽度介质的透射谱，以找到合适的波长。发现Al $_{2}$ O $_{3}$的最大传输长度为3.98 m，介电宽度为140 nm，耦合效率大于82%.发现等离子体Purcell因子与介电宽度（w）成反比，当w等于1 nm时，其高达31974。我们还计算了光子的量子特性，如不可逆性，发现如果单光子源是确定性耦合的，它可以通过等离子体纳米腔增强。进一步，我们提出了一个可扩展的金属-介质-金属波导基于量子逻辑电路使用的等离子体电路和马赫-曾德尔干涉仪。
2021-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
