Extended Source of Indistinguishable Polarization-entangled Photons over Wide Angles of Emission
到目前为止，高保真偏振纠缠光子对的产生已经在特定的空间模式或相对较窄的孔径上得到了证明。我们提出并证明了一个实验方案，以扩大的时间和空间的不可逆性的偏振纠缠光子在宽的发射角，它可以适用于覆盖整个SPDC锥。在这样宽的角度范围内，虽然时间延迟图几乎是平坦的，这使得通过双折射元件的传统补偿成为适当的方法，但相对相位图（被验证为二次函数）需要可调补偿范例。在这里，要做到这一点，我们采用相位只有二维空间光调制器（2D SLM）加载的互补的相对相位图，以均衡的非共线自发参量下转换（SPDC）发射的三分之一的相位变化。在消除了2D SLM区域的时间和空间可分辨性之后，验证了在SPDC锥上广泛散射的纠缠光子对的97%的偏振可见性。
2021-06-13 quant-ph
Two Polarization Entangled Sources from the Same Semiconductor Chip
在单片芯片上产生光子的非经典态，如偏振纠缠态，是实现量子计算和量子密钥分发等光量子信息处理的重要一步。在这里，我们展示了两个偏振纠缠光子源在一个单片半导体波导。第一个源是通过同时利用两个自发参量下转换（SPDC）过程，即0型和I型SPDC过程。该芯片还可以通过II型SPDC过程产生偏振纠缠光子，从而能够在同一设备中产生共偏振和交叉偏振纠缠光子。在这两种情况下，偏振纠缠直接在芯片上产生，而不使用任何片外补偿，干涉或带通滤波。这使得能够利用相同的泵浦源同时直接地、基于芯片地生成贝尔状态$(|H,H\rangle+|V,V\rangle)/\sqrt{2}$和$(|H,V\rangle+|V,H\rangle)/\sqrt{2}$。此外，基于化合物半导体，该芯片可以直接与自己的泵浦激光器集成。这项技术开创了一个独立的、集成的、电泵浦的、室温偏振纠缠光子源的时代。
2015-11-06 quant-ph
Spectrally engineered collinear type-0 SPDC source with enhanced spectral brightness for entanglement distribution
Ageny for Defense Development（国防开发局）
通过光谱工程和超窄带泵浦，在30 mm ppKTP晶体中实现0型SPDC，产生窄带光子对，检测光谱亮度达0.507 MHz/mW/nm，并集成到Sagnac干涉仪中实现2.56 km自由空间纠缠分布。
2026-06-24 quant-ph
High Purity OAM Entangled Photons from SPDC with Reduced Spatial Spectral Correlations
Nicolaus Copernicus University in Toruń（托伦哥白尼大学）；University of Canterbury（坎特伯雷大学）
通过优化SPDC源配置，实现高纯度OAM纠缠光子生成，减少空间光谱相关性以提升高维量子通信性能
2026-03-04 physics.optics quant-ph
High-precision Quantum Transmitometry of DNA and Methylene-Blue using a Frequency-Entangled Twin-Photon Beam in Type-I SPDC
利用BBO非线性晶体（NLC）中I型自发参量下转换（SPDC）过程产生的频率纠缠双光子束（TWB）的符合计数（CC）测量，精确测量了稀释后的兔和人DNA亚甲基蓝（MB）的透过率，和薄膜多层膜在近红外波长810 nm处，由于量子相关性，其精度为$\% 0.01 $的数量级，而在我们的装置中，类似经典的测量，单计数（SC）的精度为$\% 0.1 $的数量级。此外，使用透射率的量子测量，区分并以高可靠性检测具有相同浓度的不同类型的DNA，以及非常稀释（以pg/ $ μ$ 1的数量级）的不同浓度的DNA和MB溶液。有趣的是，在人DNA样品的情况下，与我们的经典测量相反，我们可以以高可靠性精确地检测和区分两种非常稀释的浓度$ 0.01\rm ng/μl $和$ 0.1\rm ng/μl $，而我们的DNA制造商的商业标准光谱仪装置永远不能检测和区分它们。令人惊讶的是，在薄膜多层上的测量表明，在这项工作中引入的方法可能会执行到癌症/脑组织或干细胞的癌症治疗，并有望打开一个铺路石和平台，为未来的非侵入性量子诊断。
2021-03-18 quant-ph
A simple model for entangled photon generation in resonant structures
本文提出并推导了一个简化模型，将共振结构中SPDC的光子对产生与光谱共振增强分离处理，并通过与etalon严格理论及实验对比验证了其在低增益条件下的有效性，有望简化复杂共振结构设计并加速量子态工程迭代。
2025-03-08 physics.optics quant-ph
Radial Schmidt mode detector of entangled photons
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Universität Paderborn（帕德博恩大学）
理论证明SPDC双光子态在方位角平均后具有径向施密特分解形式，并通过表征密度矩阵首次测量了多达50个径向施密特模式，保真度约98%。
2026-06-24 quant-ph
Time ordering effects in the generation of entangled photons using nonlinear optical processes
研究了自发参量下转换（SPDC）和四波混频（SFWM）等光子产生过程中的时间有序效应。这里提出的结果被用来构建一个直观的图片，使我们能够预测时间排序效应显着修改的联合频谱振幅（JSA）的光子产生的SPDC和SFWM。只有当产生的光子与穿过非线性材料的泵浦光束一起行进相当长的时间时，这些效应才变得重要。因此，光谱可分离的光子源是观察JSA因时间排序而发生的变化的理想候选者。
2014-09-30 quant-ph
The formation of entangled Schrödinger cat-like states in the process of spontaneous parametric down-conversion
Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院列别杰夫数学研究所）
本文研究了在自发参量下转换中生成纠缠的薛定谔猫态，通过全量子化处理揭示了非高斯特性及干涉图案，展示了在非耗散和耗散情况下显著的压缩和超泊松统计，证实了泵浦量子化在非退化情况下生成更高维纠缠结构。
2026-01-21 quant-ph
Observation of OAM non-conservation in entangled photon generation
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
本研究通过高灵敏度双光子轨道角动量探测器，实验证实了在类型I SPDC中轨道角动量不守恒，挑战了现有理论观点，揭示了空间走离效应的作用。
2026-04-26 physics.optics quant-ph
Real-Space Analysis of Two-Photon Polarization States in Type-II SPDC for High-Purity Polarization Entanglement
Graduate School of Engineering, Chiba University（千叶大学大学院工学研究科）
本研究通过分析II型SPDC双光子波函数的实空间偏振态分布，设计关联对齐孔径，提升了纠缠纯度与光子收集效率，为高亮度高纯度SPDC纠缠源提供了新设计原则。
2026-08-28 physics.optics quant-ph
Spatially-entangled Photon-pairs Generation Using Partial Spatially Coherent Pump Beam
利用部分空间相干泵浦光，通过自发参量下转换（SPDC）实现了空间纠缠光子对的实验产生。通过改变泵浦的空间相干性，我们显示了它对下转换光子的空间相关性和它们的纠缠度的影响，与理论非常一致。然后，我们利用这一特性，通过调整泵浦相干长度来产生具有特定纠缠度的光子对。这一工作揭示了SPDC过程中相干性的基本转移，并提供了一个简单的实验方案来产生具有明确的空间纠缠度的光子对，这可能对量子通信和信息处理有用
2018-12-05 quant-ph
12-photon entanglement and scalable scattershot boson sampling with optimal entangled-photon pairs from parametric down-conversion
纠缠光子源同时具有近1的预示效率和不可扩展性是可扩展的光子量子技术的基本要素。设计并实现了一个超快脉冲激光泵浦自发参量下转换（SPDC）简并纠缠光子源，该源同时表现出~97%的前向效率和~96%的独立单光子间的不可分辨性。这种高效率和频率不相关的SPDC源允许产生第一个12光子真正的纠缠，状态保真度为0.572（24）。我们进一步展示了一个蓝图，可扩展的散射玻色子采样使用12个SPDC源和12*12模式干涉仪的三，四，五玻色子采样，产生计数率超过四个数量级高于所有以前的SPDC实验。我们的工作立即实现了多路复用、散射玻色子采样的高效实现，并预示着远程纠缠光子的产生，为可扩展的光子量子技术开辟了一条有前途的道路。
2018-10-11 physics.optics quant-ph
Phase matching in $β$-barium borate crystals for spontaneous parametric down-conversion
自发参量下转换（SPDC）是产生纠缠光子对的最常用的方法。在SPDC中，泵浦光子与非线性光学晶体相互作用并分裂成两个纠缠光子，称为信号光子和闲频光子。在过去的几十年中，人们对SPDC过程进行了广泛的研究，用于各种泵浦和晶体配置，并且由SPDC产生的纠缠光子对已经用于量子纠缠和基于纠缠的真实世界量子信息应用的许多实验研究。在这篇教程文章中，我们提出了一个彻底的相位匹配的研究$β$ -硼酸钡（BBO）晶体的自发参量下转换，从而也调查了纠缠光子在这种晶体中的产生。首先，我们在频率基和横动量基下，对SPDC产生的双光子波函数进行了理论推导。然后，我们详细讨论了由于各种晶体和泵浦参数，包括晶体的长度，光轴和泵浦传播方向之间的角度，在晶体表面上的泵浦入射角，在晶体表面的折射，和晶体内的泵浦传播方向的影响。这些效应在实验情况下是非常相关的。然后，我们提出了我们的数值和实验结果，以说明各种实验参数如何影响相位匹配，从而产生纠缠光子。最后，利用横波-矢量基的双光子波函数，我们给出了如何导出OAM基的双光子波函数，从而计算双光子角施密特谱。我们希望这篇文章是有用的研究人员在各种能力与纠缠光子产生的SPDC在BBO晶体。
2020-05-11 physics.optics quant-ph
Measuring the complete set of spatial Schmidt modes of entangled two-photon fields
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Paderborn University（帕德博恩大学）
本文提出了一种无需先验知识即可测量纠缠双光子场完整空间Schmidt模式集的技术，实现了最高3000多个模式的测量，信度达98%。
2026-05-18 quant-ph
Counter-propagating Entangled Photon Pairs from a Monolayer
本研究理论建模并实验验证了单层GaSe薄膜全角空间的SPDC发射，首次在反向传播构型中实现了高保真Bell态偏振纠缠光子对，揭示了深亚波长非相位匹配机制特性，为可编程量子态生成提供了可扩展平台。
2025-08-09 physics.optics quant-ph
Heralded-Multiplexed High-Efficiency Cascaded Source of Dual-Rail Polarization-Entangled Photon Pairs using Spontaneous Parametric Down Conversion
在双轨光子基中编码的高保真纠缠量子比特对的确定性来源，即，在两个正交模式之一中存在单个光子是量子信息处理的许多应用（包括长距离上的高速率高保真度量子通信）的关键使能技术。这种光子纠缠的最流行和最成熟的来源，例如，利用自发参量下转换（SPDC）或自发四波混频（sFWM）的那些产生纠缠（所谓的连续变量）量子态，其包含来自位于双轨基跨度之外的高阶光子项的贡献，这对大多数应用是有害的。通常使用低泵浦功率来减轻这些高阶项的影响。然而，这降低了对的产生率，并且源变得固有地概率性。我们研究了一个级联源，它在两个SPDC源之间执行线性光学纠缠交换，以产生一个具有更高保真度（理想贝尔态）的光子纠缠态。此外，贝尔交换提供了一个预示性的触发器，我们展示了如何建立一个多路复用源，尽管合理的开关损耗和检测器损耗和噪声，产生一个保真度与成功概率权衡的高效率的高保真双轨光子纠缠源。然而，我们发现，有一个阈值的$1.5$ dB的损失每开关，超过这个阈值的复用损害保真度与成功概率的权衡。
2021-07-29 quant-ph
Entangled Photon-Pair Sources based on three-wave mixing in bulk crystals
纠缠光子对是从量子密钥分发到量子隐形传态等量子通信协议中的关键资源。目前用于产生光子对的主要技术是通过体非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC）。量子网络的日益突出导致人们对可部署的高性能纠缠光子对源的兴趣日益浓厚。本文综述了基于体光学器件的连续波泵浦SPDC光源的发展现状，并讨论了在构建部署时的一些主要考虑因素。
2021-05-05 physics.optics quant-ph
Tripartite Genuine Non-Gaussian Entanglement in Three-Mode Spontaneous Parametric Downconversion
我们发现，三模自发参量下转换（SPDC）相互作用哈密顿量产生的状态具有三重纠缠的性质不同的其他范式的三模纠缠态的组合产生的双模SPDC相互作用。虽然双模SPDC产生高斯态，其纠缠可以用基于双模量子关联的标准标准来表征，但这些标准未能捕获三模SPDC产生的纠缠。我们使用的标准建立从三模关联函数表明，最近产生的状态类的超导电路实现的三模SPDC理想的三方纠缠，相反，最近在文献中的索赔。这些标准是适合于三重SPDC，但我们表明，他们未能检测到三重纠缠在其他状态，已知拥有它，这说明了存在两个根本不同的概念，三重纠缠在三模连续变量系统。
2020-07-09 quant-ph
Measurement of one-photon and two-photon wavepackets in spontaneous parametric down-conversion
计算和实验测量了自发参量下转换（SPDC）光场中纠缠双光子态的单光子和双光子波包。对于Ⅱ型SPDC，测量的单光子和双光子波包与理论符合得很好。对于Ⅰ型单光子直流，测量的单光子波包与理论相符。然而，双光子波包比预期值大得多，干涉的可见度低。我们确定的来源，这种差异的空间滤波的双光子带宽和非对探测事件所造成的探测器孔径和调谐曲线特性的I型SPDC。
2003-04-28 quant-ph
Quantum and Classical Noise in Practical Quantum Cryptography Systems based on polarization-entangled photons
量子密码密钥分发（QCKD）实验最近已经报道使用偏振纠缠光子。然而，在任何实际实现中，量子系统都会遭受与环境和量子测量系统的不必要或诱导的相互作用，表现为量子噪声，最终表现为统计噪声。在本文中，我们研究如何理想的偏振纠缠在自发参量下转换（SPDC）遭受量子噪声在其实际实现作为一个安全的量子系统，产生错误的传输比特序列。由于所有基于SPDC的QCKD方案都依赖于对重合的测量来断言双方之间的比特传输，因此我们将整体量子和统计噪声捆绑在一个穷举模型中来计算偶然重合。该模型预测的量子比特错误率和筛选的关键，并允许不同的安全标准之间的比较迄今提出的QCKD协议，从而在不同的系统的性能和优势的客观评估。
2003-01-08 quant-ph
Nonlocal realism tests and quantum state tomography in Sagnac-based type-II polarization-entanglement SPDC-source
我们在Sagnac干涉仪（SI）中利用双极化KTiOPO $ _4 $（PPKTP）共线晶体中的II型自发参量下转换（SPDC）过程，在最大纠缠Bell态附近，以$ \% 98 $保真度，实验上获得了一个鲁棒的、超亮的、相位稳定的偏振纠缠态. Bell不等式测量、Freedman检验（CHSH不等式的不同版本）以及可见性检验（都可以看作是非定域实在性检验）都表明我们所创造的纠缠态与经典物理或任何隐变量理论都有很强的违背。我们得到了非常可靠和非常强的贝尔破坏作为$ S=2.78 \pm 0.01 $与高亮度$ \mathcal{V}_{\rm HV}= \% (99.969 \pm 0.003) $和$\mathcal{V}_{\rm DA}= \% (96.751 \pm 0.002) $和非常强的违反由于弗里德曼测试作为$ δ_{\rm F} = 0.01715 \pm 0.00001 $。此外，利用量子态的层析重建和最大似然技术（MLT）作为数值优化，我们得到了物理非负定密度算符，它表明了我们所制备的量子态的不可分性和纠缠性。通过引入最大似然密度算符，我们计算了一些重要的纠缠测度和纠缠熵。Sagnac结构提供了双向晶体抽运的高速率纠缠源，在量子通信、传感和计量以及量子信息协议中具有重要的应用价值，在基于量子照明的激光雷达和自由空间量子密钥分发（QKD）中具有潜在的应用前景。
2021-06-20 quant-ph
Ultrabright fiber-coupled ploarization-entangled photon source with spectral brightness surpassing 2.0 MHz/mW/nm
本文提出一种超亮偏振纠缠光子源，通过优化单模光纤耦合与共线高斯模型，利用30-mm ppKTP晶体实现2.0 MHz/mW/nm的光谱亮度，保真度达97.8%，为卫星通信等高损耗长距离光链路提供实用方案。
2024-09-23 quant-ph
Selecting the pre-detection characteristics for effective fiber coupling of entangled photon sources
光子模式在表征光的量子源中具有重要作用。光纤中自发参量下转换（SPDC）过程中获得的各种光子模式的适当耦合是产生有效纠缠光子源的必要条件。影响SPDC中双光子模式耦合的两个主要预探测因素是泵浦光聚焦参数和晶体厚度。本文给出了抽运聚焦对BBO晶体条件下转换光子模影响的数值计算和实验结果。实验验证了双光子耦合效率随泵浦光聚焦参数的变化而渐近下降。我们将这种行为归因于（a）下转换光子的空间分布与泵浦光束聚焦参数的不对称性和（b）由于泵浦光束的聚焦而引入的双光子模式的椭圆率。我们还显示实验的椭圆率，以及量化的不对称性与泵浦聚焦参数。这些结果可能是有用的，在选择最佳的条件下转换过程中产生的纠缠光子的量子信息应用的有效来源。
2016-03-02 quant-ph
A New Interpretation of Two-Photon Entangled Experiments via Quantum Mirrors
本文研究了非线性晶体中自发参量下转换（SPDC）现象中光子电磁相互作用的相干性和交叉对称性。在此基础上，对双光子纠缠实验的最新结果给出了新的解释。提出了一个新的应用领域。
2008-10-22 quant-ph
Remote spectral measurement using entangled photons
利用自发参量下转换（SPDC）产生的双光子态的频率关系，阐述了一种新型远距离光谱仪的工作原理。借助局部扫描单色仪，可以以预期的高分辨率表征远程位置处的光学元件（或大气）的光谱透射函数的宽波长范围。
2004-07-20 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
Engineering of multi-dimensional entangled states of photon pairs using hyper-entanglement
多维纠缠态在某些量子信息处理中被证明具有更强大的功能。本文利用自发参量下转换（SPDC）产生的下转换光子来设计多维纠缠态。还可以产生一种多自由度多维Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。超纠缠光子在能量-时间、偏振态和轨道角动量（OAM）上纠缠，可以用来增加系统的维数和研究高维纠缠态。
2005-02-01 quant-ph
Tuning the probability detection of OAM entangled photons in Helical Ince-Gauss modes
本文通过理论和实验分析，展示了利用螺旋因斯-高斯模式基的椭圆率参数可调谐OAM纠缠光子对的探测概率，并分别最大化两个对称贝尔态的概率，实验验证了相关性质。
2025-07-09 physics.optics quant-ph
Polarization-entangled photon pairs generation from a single lithium niobate waveguide with single poling period
本研究针对大失谐偏振纠缠光子对生成需复杂相位匹配补偿的问题，提出基于单极化周期薄膜铌酸锂波导的0型SPDC方案，可实现简并与高失谐纠缠光子对及片上时间补偿，为集成量子光子电路提供紧凑可扩展方案。
2024-10-30 physics.optics quant-ph
Characterizing the Generalized Einstein-Podolsky-Rosen State and Extensions
本文理论分析广义EPR态，用广义纠缠度量量化其纠缠，并应用于SPDC光子，与施密特数比较，提出实验测定方法，还量化了非高斯纠缠态。
2025-10-23 quant-ph
Air-stable bright entangled photon-pair source from graphene-encapsulated van der Waals ferroelectric NbOI2
Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)（科学技术研究局）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Institute of Materials Research and Engineering (IMRE)（材料研究与工程学院）；School of Engineering, College of Engineering, Computing and Cybernetics, the Australian National University（澳大利亚国立大学工程、计算与网络科学学院）；Centre for Quantum Technologies (CQT), National University of Singapore (NUS)（新加坡国立大学量子技术中心）
基于石墨烯封装的铁电体NbOI2，实现空气稳定且亮度高的SPDC源，生成高保真度偏振纠缠光子对，为芯片量子光子学提供新路径。
2026-03-04 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A tunable narrowband entangled photon pair source for resonant single-photon single-atom interaction
我们提出了一个可调谐的，频率稳定的，窄带源的频率简并，纠缠光子对。该源是基于自发参量下转换（SPDC）在极化KTiOPO 4（PPKTP）。它的波长可以稳定到850或854 nm，从而允许解决40 Ca+离子中的两个D-P跃迁。其22 MHz的输出带宽与钙离子的吸收带宽一致。其谱功率密度为1.0产生对/（s MHz mW）。
2008-08-28 quant-ph
Off-resonant emission of photon pairs in nonlinear optical cavities
腔辅助自发参量下转换（SPDC）和非线性光学材料中的自发四波混频（SFWM）是产生窄带时间能量纠缠光子对的实用而通用的方法。具有定制的光谱-时间特性的时间-能量纠缠光子对于高效的量子光学接口特别有用。在这项工作中，我们研究了产生的光子对在腔辅助的SPDC和SFWM的一般情况下的非共振转换，即，当所产生的光子的频率不匹配的腔共振。这种频率失配特别取决于温度，并且在实验中需要额外的控制。首先，我们提出了一个通用的模型，用于描述腔辅助的SPDC和SFWM。结果表明，在这两个过程中，失配降低了光子的产生率，扭曲了产生的光场的光谱和自关联函数，以及影响光子产生动力学。其次，我们使用非线性回音壁模式谐振器（WGMR）作为实验平台，通过控制频率失配，利用光子对的参量产生来验证实验结果。我们的工作揭示了频率失配在光子产生过程中的作用，并给出了一种控制它的方法，所获得的结果在完全控制纠缠光子对的光谱-时间特性和产生具有定制时间模式的单光子脉冲的方向上又迈出了一步。
2018-05-22 quant-ph
Violation of local realism with spatially multimode parametric down-conversion pumped by spatially incoherent light
University of Ottawa（渥太华大学）；University of Toronto（多伦多大学）；University of Rochester（罗切斯特大学）
本研究通过非相干光源泵浦的多模SPDC生成纠缠光子，实现了超过2的CHSH不等式违反，表明相干泵浦并非必需，为量子技术提供新可能。
2025-11-14 physics.optics quant-ph
Bright entangled photon source without stringent crystal temperature and laser frequency stabilization
纠缠光子源（EPS）是各种量子通信协议的主要组成部分，通常利用$χ^{2}$非线性体光学材料中的自发参量下转换（SPDC）来实现。虽然高非线性和长的相互作用长度已经确立了用于EPS的周期性极化晶体的优越性，但是这种晶体的相位匹配条件对晶体温度和激光波长的波动非常敏感。因此，在实验室之外部署这种辐射源，例如卫星应用，需要严格的质量和功率预算，从而增加了任务的复杂性和成本。我们报道了一种明亮、稳定的纠缠光子源，对晶体温度和激光波长稳定性的要求较低。利用周期性极化的KTP晶体内的偏振Sagnac干涉仪产生简并，0型相位匹配的纠缠光子对在810 nm的环形环，我们已经转换成一个“完美”的环的帮助下，两个常见的光学元件，轴棱锥和透镜的SPDC环。尽管由于晶体温度超过$7^{o}$ C和激光波长超过300 GHz的变化，SPDC环的尺寸从高斯变化到不同直径的环形，但我们观察到“完美”环的尺寸是恒定的。新的EPS具有使用单模光纤收集的高达22.58 $\pm$ 0.15 kHz/mW的光谱亮度，其中贝尔参数S = 2.64 $\pm$ 0.05，量子态保真度为0.95 $\pm$ 0.02，需要$\pm$ $0.8^{o}$ C的晶体温度稳定性，与先前的EPS相比几乎是5倍的弛豫。通用方案可用于所有晶体中的非共线SPDC光子，以在任何波长和时间尺度下开发EPS，用于资源受限的应用。
2022-07-13 physics.optics quant-ph
Controllable transitions among phase-matching conditions in a single nonlinear crystal
本研究通过调控泵浦条件，在单个PPKTP晶体中实现多种阶数与类型的SPDC相位匹配可控跃迁，分析了温度依赖光谱，为通用纠缠双光子光源提供了新方案。
2024-04-11 quant-ph
Generation of narrow-band polarization-entangled photon pairs at a rubidium D1 line
利用腔增强自发参量下转换（SPDC）过程，在铷原子D1线（795 nm）上产生了窄带偏振纠缠光子对。通过多个温控标准具选择简并单模光子对。所产生的偏振纠缠光子对的线宽为15 MHz，与典型的原子存储带宽相匹配。测量的偏振纠缠光子的Bell参数S=2.73+-0.04，这违反了Bell-CHSH不等式约18个标准偏差。该纠缠光子对源可用于基于原子系综量子存储的量子通信和量子计算。
2016-07-14 quant-ph
Quantum target detection using entangled photons
我们研究了纯连续变量状态在鉴别热通道和身份通道中的性能，比较了它们的M拷贝错误概率界。这为我们提供了一个简化的量子目标检测的数学分析，并对其进行了轻微的修改：对象-如果存在-完美地反射了照射它的信号束，而热噪声光子则在没有它的情况下返回到接收器。该模型有助于我们获得关于误差概率界的分析结果，即，讨论了光子数态、N_（00）N态、相干态和自发参量下转换（SPDC）产生的纠缠光子等重要量子态的M-拷贝鉴别错误概率的量子自洽界和由Bhattacharya界构造的下界。比较的$M$复制误差界，我们确定，N 00 N状态确实提供增强的灵敏度比光子数态系统，当平均信号光子数是小的相比，热噪声水平。然而，在高信噪比的情况下，N 00 N状态不能比光子数状态更有利。纠缠SPDC光子对在低信噪比情况下也优于传统相干态系统。另一方面，当信号强度远高于热噪声强度时，传统相干态系统的性能灵敏度超过了纠缠光子对。我们发现一个类似的性能制度，在有损目标检测（目标被建模为一个弱反射物体）在高信噪比的情况下。
2009-06-02 quant-ph
Beam-splitter-free, high-rate quantum key distribution inspired by intrinsic quantum mechanical spatial randomness of entangled photons
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）；Indian Institute of Technology Dharwad（达瓦德印度理工学院）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究提出一种无需光束分离器的高密量子密钥分发方案，利用纠缠光子的内在空间随机性，实现高密钥率、低误码率和无偏差的QKD
2026-02-27 quant-ph
Broadband pumped polarization entangled photon-pair source in a linear beam displacement interferometer
利用宽带自由运转的激光二极管泵浦单极化磷酸钛氧钾（PPKTP）晶体，将其置于线性光束位移干涉仪中，利用0型自发参量下转换（SPDC）技术，实现了偏振纠缠光子对的产生.我们观察到对率为0.56 Mpairs/s/mW，在一个单一的空间模式，在100 nm的光谱范围内的偏振可见度为97.7%。该实验展示了一种利用高功率自由运转的激光二极管和快速多路复用探测器观测千兆计数率的偏振纠缠光子对的途径。
2019-11-28 quant-ph
Observation of Genuine Tripartite Non-Gaussian Entanglement from a Superconducting Three-Photon Spontaneous Parametric Down-Conversion Source
本研究针对超导3P-SPDC源产生的三光子纠缠未被证实的问题，采用基于三模关联函数的纠缠见证算子，首次观测到该源稳态输出场中的真正三方非高斯纠缠，实验违背量达23倍统计噪声标准差，结果与理论预测高度吻合。
2025-11-17 quant-ph
Spectral characterization of photon-pair sources via classical sum-frequency generation
光子对光谱特性的剪裁对于光量子信息和测量应用具有重要意义。高分辨率光谱测量是光子光谱特性工程的关键技术，使其成为各种量子应用的理想选择。在这里，我们演示了光谱测量和优化的频率纠缠光子对产生的自发参量下转换（SPDC），利用频率分辨和频产生（SFG），SPDC的逆过程。在1580 nm附近的非线性晶体的联合相位匹配光谱被捕获，具有40 pm的分辨率和> 40 dB的信噪比，与传统的频率分辨符合测量相比显著改善。此外，我们的计划是适用于共线简并源的表征是困难的，以前证明的受激差频产生（DFG）。我们还说明，所观察到的相位匹配函数是有用的，找到一个最佳的泵浦光谱，以最大限度地提高SPDC光子的光谱不变性。我们期望我们精确的光谱表征技术将是表征和定制广泛的光量子应用的SPDC源的有用工具
2020-10-15 quant-ph
Full Schmidt characterization of spatiotemporally entangled states produced from spontaneous parametric down-conversion
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
本研究利用旋转对称性降低计算复杂性，实现了由自发参量下转换生成的时空纠缠态的完整Schmidt分解，揭示了具有轨道角动量的Schmidt模式及谱特性。
2026-02-08 physics.optics quant-ph
Highly nondegenerate polarization-entangled photon pairs produced through noncritical phasematching in single-domain KTiOPO$_4$
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Physics Department, National University of Singapore, Faculty of Science（新加坡国立大学理学院物理系）
本文提出并演示了一种基于单畴磷酸钛氧钾（KTP）中非临界相位匹配（NCPM）自发参量下转换（SPDC）的简单稳定方案，用于产生高度非简并的偏振纠缠光子对，在75°C晶体温度范围内闲频光中心波长变化10.8nm且纠缠可见度保持在98%以上，并通过62km和93km光纤传输实现了高可见度。
2025-02-26 quant-ph
Robust entanglement distribution via telecom fibre assisted by an asynchronous counter-propagating laser light
在噪声信道中分配纠缠光子对是各种量子信息协议的重要任务。在多光子形成的无消相干子空间（DFS）中编码纠缠态是克服光纤中相位起伏和偏振旋转的有效方法。最近，已经表明，使用反向传播的相干光作为辅助光子使我们能够忠实地分布纠缠光子，其成功概率与光纤的透射率成比例。已经证明了几个原理验证实验，其中来自发送器侧的纠缠光子对和来自接收器侧的辅助光子源自相同的激光源。此外，体光学已被用于模拟光纤中的噪声。在这里，我们展示了一个基于DFS的纠缠分布在1公里的光纤使用DFS形成的使用完全独立的光源在电信波段。在实验中，我们利用连续波泵浦的自发参量下转换（SPDC）产生的异步光子与锁模相干光脉冲之间的干涉。在执行光谱和时间滤波之后，SPDC光子和光脉冲在光谱上不可区分。这个属性使我们能够观察到高可见性的干扰，而无需在完全独立的源之间执行主动同步。
2019-10-25 quant-ph
Amplification of entangled photon states by klystron
纠缠光子对--表现出非经典关联的离散光量子--在量子信息和量子通信技术中扮演着核心角色。这是技术应用对纠缠光子对强度的自然要求，使得可以实现足够的信号强度。在这里，我们提出了基于速调管的方法，可以潜在地实现自发参量下转换（SPDC）和纠缠转移产生的纠缠光子对的稳定放大。
2017-03-04 physics.acc-ph quant-ph
Robust spectral phase reconstruction of time-frequency entangled bi-photon states
利用SPDC光子对的时间-频率特性最近在许多方面得到了应用。在这种自由度下对状态的完全表征和控制对于光量子技术的发展至关重要。这是通过访问关于联合频谱幅度和联合频谱相位的信息来实现的。在这里，我们提出了一种新的方案的基础上的MICE算法，其目的是在重建的联合频谱相位，通过采用多剪切的方法，使该技术适用于噪声环境。我们报告的相位重建模拟，并提出了一个实验，使用弗兰森修改干涉仪。
2019-01-25 quant-ph
Experimental study of a photon as a subsystem of an entangled two-photon state
自发参量下转换（SPDC）中的信号-闲频光子对是一个典型的零熵非局域纠缠纯态。子系统的精确相关性完全由状态描述。然而，只研究一个子系统而忽略另一个子系统是一种实验性的选择。关于被测子系统和其余部分，我们可以了解到什么？这种测量的结果看起来很奇怪。实验证实两个子系统都处于熵大于零的混合态。在这种测量中，人们只能获得子系统的统计知识。
1998-11-23 quant-ph
Spatial distribution of Spontaneous Parametric Down-Converted Photons for higher order Optical Vortices
利用非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC）产生纠缠光子源（SEP），研究了不同模式光（包括高阶涡旋）下转换产生的纠缠光子对的空间分布。我们观察到，对于高斯泵浦，SPDC环的厚度与泵浦光的半径成线性关系。然而，在携带涡旋的光束的情况下，对于临界半径以上的光束形成两个同心的SPDC环。随着涡旋光束阶数的增加，SPDC环的半高宽（FWHM）也随之增加。我们的数值计算结果支持了涡旋的临界束宽以及所观察到的SPDC环的半高宽的存在。
2014-04-07 physics.optics quant-ph
Spontaneous Parametric Down-Conversion from Subwavelength Nonlinear Films
集成量子光子学的发展迫切需要小型化的纠缠光子源。由于亚波长光学超颖表面的发明及其在取代笨重的光学元件方面的成功，在这种设备上实现纠缠光子源的可能性被积极研究。在这里，作为量子光学超颖表面（QOM）发展的第一步，我们演示了光子对产生通过自发参量下转换（SPDC）从亚波长薄膜。我们实现了光子对的产生，具有高的符合-偶然的比例在锂的磷酸盐和磷化镓纳米薄膜。此外，我们已经通过光纤光谱学测量了SPDC频谱，获得了光谱带宽为500 nm的光子对，仅受整体检测效率的限制。此外，我们还观察到由于非线性薄膜内部的法布里-珀罗共振而引起的真空场增强。我们的实验为未来平板SPDC光源的发展奠定了基础，包括QOM。
2020-09-01 physics.optics quant-ph
Bi-photon propagation control with optimized wavefront by means of Adaptive Optics
我们提出了一种有效的方法来控制通过SPDC过程产生的纠缠光子的空间模式。双光子光束的传输是由一个变形镜控制的，该变形镜使404nm连续波二极管激光泵浦与非线性BBO I型晶体相互作用。由于采用了自适应光学系统，所产生的808nm SPDC光的传播在2米的距离内得到了优化。通过变形镜作用与纠缠光子符合计数之间的反馈实现了整个系统的优化。我们还证明了双光子耦合到单模光纤的改善。
2012-10-08 physics.optics quant-ph
Tunable polarization-entangled near-infrared photons from orthogonal GaAs nanowires
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；CNRS, ECL, INSA Lyon, UCBL, CPE Lyon, INL（法国国家科学研究中心，里昂高等师范学院，里昂第一大学，里昂国立应用科学学院）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；IMEC（imec研究所）
利用正交GaAs纳米线生成可调谐的近红外偏振纠缠光子，实现量子态的可控转变与高保真度
2025-12-02 physics.optics quant-ph
Measurement of entropy and quantum coherence properties of two type-I entangled photonic qubits
利用BBO非线性晶体（NLC）中的I类SPDC过程，在HV（DA）基组中制备了一个接近最大纠缠Bell态的高可见度（高亮度）$ 98.50 \pm 1.33 ~ \% $（$ 87.71 \pm 4.45 ~ \% $）偏振纠缠态.我们计算了CHSH版本的Bell不等式，作为一个非定域实在论检验，并发现了一个强违反经典物理或任何隐变量理论（HVT），$ S= 2.71 \pm 0.10 $。通过测量SPDC过程中的符合计数（CC）率，获得了$ (25.5\pm 3.4) \% $周围单光子探测器（SPD）的量子效率，与其制造公司的结果基本一致。正如预期的那样，我们验证了CC速率与输入连续激光器的泵浦功率的线性关系，这可能有助于找到有效的二阶磁化率晶体。利用量子比特的测量理论，包括由16个偏振测量的线性集对量子态的层析重建，以及基于数值优化的最大似然技术（MLT），计算了物理非负定密度矩阵，这意味着所制备的量子态具有不可分性和纠缠性。通过引入极大似然密度算符，我们精确地计算了纠缠度量，如并发度、形成纠缠度、纠缠度、对数负性，以及不同的纠缠熵，如线性熵、冯诺伊曼熵和Renyi 2-熵.最后，这种高亮度、低速率的纠缠光子源可用于实验室的短程量子测量。
2021-06-20 quant-ph
