High-concurrence time-bin entangled photon pairs from optimized Bragg-reflection waveguides
半导体布拉格反射波导是一种成熟的关联光子对源，也是集成量子光学器件的候选材料。在这里，我们使用这样的源与优化的非线性准备时间仓纠缠光子在电信波长范围内。通过利用脉冲态制备和高效的自由运行单光子探测，我们在低泵浦功率下驱动我们的源，这导致了强的光子对相关。态的密度矩阵的层析重建显示，我们的源表现出高度的纠缠。我们提取出$88.9\pm 1.8\%$的并发度和$94.2 \pm 0.9\%$关于Bell态的保真度。
2018-04-30 quant-ph
Collectively induced transparency and absorption in waveguide QED with Bragg atom arrays
本文研究非均匀频率 Bragg 原子阵列中的集体量子效应，揭示亚辐射与超辐射态干涉导致透明，并发现低自由空间耗散下的集体诱导吸收及多频调控。
2024-07-06 quant-ph
Low-noise on-chip frequency conversion by four-wave-mixing Bragg scattering in SiNx waveguides
实验研究了SiNx波导中非简并四波混频布拉格散射的低噪声可调谐波长转换。波导色散的有限元法模拟与分步傅立叶方法来预测设备的性能，并表明转换效率对相位匹配的强烈依赖性，这是由波导的几何形状控制。采用两个1550 nm波段的脉冲泵浦源，实现了980 nm信号在5 nm范围内的可调谐转换，峰值转换效率为\approx 5%.所演示的布拉格散射过程适用于光的量子态的频率转换。
2012-06-12 physics.optics quant-ph
Photon-number parity of heralded single photons from a Bragg-reflection waveguide reconstructed loss-tolerantly via moment generating function
参量下转换（PDC）产生的孪生光束由于严格的光子数相关性，可以很好地产生预示态。然而，这种状态的操纵往往是扭曲的光损耗的先驱和更高的光子数的贡献，在PDC过程中不可避免的。为了找到可行的品质因数表征的预示状态，我们调查他们的归一化阶乘矩的光子数，可以访问，而不管在检测中的光损耗。然后，我们进行测量的联合光子统计的双光束从半导体布拉格反射波导过渡边缘传感器作为光子数分辨探测器。我们提取光子数奇偶预示着单光子的损失容忍的方式，利用矩生成函数。光子数宇称在量子态表征中是高度实用的，因为它考虑了目标态的全部光子数内容。
2019-10-11 quant-ph
Bragg reflection waveguide as a source of wavelength-multiplexed polarization-entangled photon pairs
我们提出了一种新的高效的具有超大带宽的偏振纠缠的成对光子源。光子是通过一个方便设计的自发参量下转换过程中产生的半导体II型布拉格反射波导。所提出的方案的目的是成为一个集成的偏振纠缠光子对非常适合其在多用户量子密钥分配系统中使用的源的关键元素。
2012-07-17 physics.optics quant-ph
Driven anti-Bragg subradiant states in waveguide quantum electrodynamics
我们从理论上研究了耦合到波导的二能级量子比特周期阵列中的量子动力学。我们证明，强subradiant本征态的主方程的密度矩阵出现在强相干驱动下的阵列与反布拉格周期$d=λ/4,3λ/4$.即使在低驱动功率下没有这样的状态，也会发生这种情况。因此，我们的研究结果表明，在量子非线性制度的亚辐射状态的存在范围扩大超出传统的亚波长结构。这些驱动态直接表现在量子比特激发之间的长寿命量子关联中。
2022-02-21 physics.optics quant-ph
Chiral Quantum-Optical Elements for Waveguide-QED with Sub-wavelength Rydberg-Atom Arrays
本文提出利用里德伯阻塞机制下的亚波长原子阵列作为手性量子光学元件，通过干涉装置实现近完美单向光-物质耦合，用于确定性生成单光子和高保真度双光子纠缠操作。
2024-07-01 quant-ph
Generation of polarization-entangled photon pairs in a Bragg reflection waveguide
实验证明，在1550 nm的通信波长下，AlGaAs半导体布拉格反射波导中的自发参量下转换可以使成对光子在偏振自由度上高度纠缠。光子对在几个偏振基中显示出高于90%的可见度，并且违反了Clauser-Horne-Shimony-Holt Bell不等式超过3个标准差。这是实现高效、多功能的自泵浦纠缠光子源的重要一步。
2013-04-29 physics.optics quant-ph
Notes on Evanescent Wave Bragg-Reflection Waveguides
我们研究了一种扩展的布拉格反射波导（BRW）的空气间隙作为层之一。这种设计有可能大大简化集成非线性光学元件的外延结构，代价是更复杂的结构。这种方法将为设计和改变BRW结构提供更大的灵活性。在这里，我们讨论了扩展的BRW板的理论，并报告我们的结果适用于矩形波导的BRW情况下的Marcatili的方法。用这种分析方法，我们可以估计的有效指数的模式数量级的速度比全数值技术，如时域有限差分法（FDTD）或有限元。最初的结果是混合的;虽然已经发现了相位匹配的设计，但它们目前与其他方案相比没有显着的优势。
2013-09-02 physics.optics quant-ph
Nonlinear characterisation of a silicon integrated Bragg waveguide filter
在自发四波混频（FWM）光子源中，布拉格波导是一种很有前途的用于泵浦抑制的光学滤波器。在这项工作中，我们调查的过滤器本身不需要的光子对的产生。我们这样做，利用自发和经典的四波混频，这使得精确的非线性响应的设备的特性之间的关系。从经典的测量估计的对生成率与计算的理论值相比，通过一个完整的量子模型的过滤器，这也允许调查所产生的对的光谱特性。我们发现一个很好的理论和实验之间的协议，确认受激FWM是一个有价值的方法来消除集成滤波器的非线性响应，并在布拉格波导中产生的对是不是一个严重的问题，一个完全集成的非经典源的操作。
2018-02-15 physics.optics quant-ph
Tunable photon scattering by an atom dimer coupled to a band edge of a photonic crystal waveguide
针对光子晶体波导与任意间距原子二聚体耦合系统，研究弱激发区能级及衰减率特性，聚焦布拉格与反布拉格情形下的辐射态、完美透射等现象，量化缺陷影响，为新型量子物质-光界面提供可调光子散射方案。
2025-02-13 quant-ph
Difference-frequency generation in an AlGaAs Bragg-reflection waveguide using an on-chip electrically-pumped quantum dot laser
非线性频率变换在激光工程和量子信息技术中普遍存在。光子学中的一个长期目标是将片上半导体激光器源与非线性光学部件集成。工程波导激光器的光谱，相位匹配的非线性过程在同一设备上是一个艰巨的挑战。在这里，我们展示了不同的频率产生的AlGaAs布拉格反射波导，其中包括增益介质的泵浦激光器在其核心。我们在AlGaAs波导中加入量子点层，产生约790 nm的电驱动激光，并设计结构以促进该波长的非线性过程。我们使用片上激光器在1540 nm和1630 nm之间进行差频产生，这是由AlGaAs波导的宽模式相位匹配实现的，并测量归一化转换效率高达$(0.64\pm0.21)$ %/W/cm $^2$。我们的工作展示了一条通往利用片上有源元件和强光学非线性实现高度集成的片上光子系统的器件的途径。
2022-02-07 physics.optics quant-ph
Large Bragg Reflection from One-Dimensional Chains of Trapped Atoms Near a Nanoscale Waveguide
我们报道了在一维纳米波导附近捕获的冷原子阵列的大布拉格反射的实验观察。通过使用一个光晶格在倏逝场周围的周期几乎相称的共振波长的电光晶体，我们观察到高达75%的反射率的导模。每个原子都表现为部分反射镜，并且大约2000个原子的有序链足以实现有效的布拉格镜。测量的反射光谱作为一个功能的晶格周期和探测偏振的报告。后者显示了纳米级波导的手征特性对这种反射的影响。在耦合到自旋系统的一维波导中控制光子传输的能力将使新的量子网络能力和对远程相互作用产生的多体效应的研究成为可能。
2016-09-23 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optimizing the spectro-temporal properties of photon pairs from Bragg-reflection waveguides
由AlGaAs制成的布拉格反射波导（BRW）为通过参量下转换（PDC）产生光子对提供了一个有趣的非线性光学平台。与许多传统的PDC源相比，BRW由高折射率材料制成，并且它们的特性对下面的层结构非常敏感。首先，我们表明，设计参数，如相位匹配波长和相互作用模式的组折射率可以可靠地控制，即使在存在制造公差。然后，我们调查，如何利用这些特性时，可以设计量子光子应用与BRW。我们特别关注于实现一对产生的光子之间的小差分群延迟，然后探索我们的设计在实现Hong-Ou-Mandel干涉实验或产生光谱多带偏振纠缠态时的性能。我们的研究结果表明，工程提供的多功能性在BRW的色散是很重要的采用它们在不同的量子光学任务。
2019-03-03 physics.optics quant-ph
Understanding photoluminescence in semiconductor Bragg-reflection waveguides: Towards an integrated, GHz-rate telecom photon pair source
与传统的非线性光学晶体（如BaB $_2$ O $_4$、KTiOPO $_4$或LiNbO $_3$）相比，光子对的半导体集成源可以在更接近材料带隙的泵浦波长下工作。这也是布拉格反射波导（BRW）的情况下，目标参数下变频（PDC）的电信C波段。AlGaAs合金的大非线性系数和光的强限制使得能够实现非常明亮的集成光子对源。然而，在某些情况下，大量的有害宽带光致发光已被观察到在BRW。我们表明，这主要是由于在核心附近的线性吸收和随后的辐射复合的电子空穴对在深杂质水平的半导体。对于PDC与BRW，我们得出结论，设备附近的S波段或短C波段的长波长端工作需要时间滤波短于1 ns。我们预测，将工作波长转移到L波段并对材料成分进行微小调整将使光致发光的量减少到可以忽略的值。这些措施使我们能够增加平均泵浦功率和/或重复率，这使得集成的光子对源与芯片上的多千兆赫对率可行。
2020-10-12 physics.optics quant-ph
Theory of the Collective Many-body Subradiance in Waveguide Quantum Electrodynamics
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
本文提出了一种分析有限一维发射器阵列与理想或非理想波导耦合时最亚辐射模式的理论，通过有效非厄米特哈密顿量和布拉格边开放边界假设，推导出紧凑的本征值表达式，显示最亚辐射态的线宽在两种情况下均呈现N^{-3}的普遍缩放关系，但在深亚波长范围内，由于边界干涉导致衰减率出现偶奇振荡。
2026-07-28 quant-ph
Bragg condition for scattering into a guided optical mode
我们从理论上研究了从原子阵列到波导导模的光散射。我们表明，散射的平面波激光场到波导模式的角度偏离几何布拉格角显着增强。我们导出了一个修正的布拉格条件，并表明它是由被引导的光与原子之间的色散相互作用引起的。此外，我们确定了各种参数制度中的散射率的特点是一个定性不同的依赖于原子数，如线性，二次，振荡或常数的行为。我们表明，我们的研究结果是强大的原子阵列中的空隙，促进他们的实验观察和潜在的应用。我们的工作为集体光散射以及几何形状和相互作用效应之间的相互作用提供了新的见解，其影响超出了光学领域。
2021-02-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Coupling slot-waveguide cavities for large-scale quantum optical devices
通过提供显著小于立方波长的有效模体积，槽波导腔提供了一条新的进入可见光区的强原子-光子耦合的道路。在这里，我们探讨了二维阵列的耦合槽腔的基础设计的新型量子仿真器和极化激子量子相变设备。具体来说，我们调查的横向耦合特性的钻石空气和GaP空气槽波导使用数值辅助耦合模理论，和纵向耦合特性通过分布式布拉格反射器使用模式传播模拟。我们发现，槽波导腔的法布里-珀罗安排可以耦合和有效地处理与紧束缚描述，是一个合适的平台，实现Jaynes-Cummings-Hubbard物理。
2010-11-26 quant-ph
Cavity magnonics and bound states in the continuum with Bragg and anti-Bragg mirrors
City University of Hong Kong（香港城市大学）；Tianjin University（天津大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, CAS（中国科学院上海微系统与信息技术研究所）
本文实验演示了腔磁振子学中布拉格和反布拉格镜的连续谱束缚态，实现了暗超模与探测磁振子的相干耦合，并通过扫描探针进行位置依赖探测，为探测奇异态和非厄米物理提供了新平台。
2026-09-29 physics.app-ph quant-ph
Tunable ultrahigh reflection with broadband via collective atom-atom interaction in waveguide-QED system
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
本研究在一维波导-QED系统中利用集体原子相互作用构建光子带隙实现宽带完全反射，提出拓展超高反射窗口的策略，且窗口参数可通过外场动态调节，为相关量子光学器件提供新途径。
2024-12-12 quant-ph
Quantum Borrmann effect for dissipation-immune photon-photon correlations
本文从理论上研究了光子通过周期性布拉格间隔超导量子比特阵列耦合到波导中的二阶关联函数$g^{(2)}(t)$。我们证明了光子聚束和反聚束的持续时间比单个量子比特的辐射和非辐射寿命长得多。由于Borrmann效应，光子-光子相关性变得不受非辐射耗散的影响，Borrmann效应是布拉格机制固有的光-量子比特耦合的强烈非马尔可夫集体特征。这种量子关联的持久性为提高波导量子电动力学装置的性能开辟了新的途径。
2020-09-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Two-photon pulse scattering spectroscopy for arrays of two-level atoms, coupled to the waveguide
本文从理论上研究了双光子脉冲在空间分离的二能级原子阵列与波导耦合系统中的散射。得到了散射脉冲的一般解析表达式。分析了该阵列的各种单本征态和双本征态的贡献。我们还计算了入射光子存储在阵列中的时间与其周期和原子数的依赖关系。最大的存储时间对应于具有反布拉格周期的结构，反布拉格周期等于原子共振频率$λ/4$处的光波长的四分之一。
2023-02-27 physics.optics quant-ph
Correlation Localization in Waveguide QED with Delayed Interactions
Universidad de Concepción（康塞普西翁大学）；Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学应用数学与系统研究所）
研究布拉格条件下有延迟非马尔可夫相互作用的原子阵列中原子间关联长度，从单个激发原子出发，利用其激发扩散达稳态，发现剩余激发定位于初始原子附近，关联长度随延迟幂律下降，揭示延迟对关联传输的影响。
2026-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Light Scattering From an Atomic Array Trapped Near a One-Dimensional Nanoscale Waveguide: a Microscopic Approach
原子阵列和一维亚波长波导的耦合产生了有趣的光子输运性质，例如最近的大布拉格反射的实验演示，并为量子非线性光学领域的各种潜在应用铺平了道路。在这里，我们提出了一个理论分析的过程中，单光子散射在这种配置使用一个完整的微观方法。基于这种形式主义，我们分析了不同的散射通道从有序或无序阵列的光谱依赖性。该方法完全适用于简并基态能级结构的准一维多能级原子阵列的单光子散射。我们的方法提供了一个重要的框架，不仅包括瑞利，但也拉曼通道的合作散射过程的微观描述。
2017-11-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A chip-scale, telecommunications-band frequency conversion interface for quantum emitters
我们描述了一个芯片级，低噪声操作的频率转换接口，在常见的单光子发射器所需的波长设计。氮化硅波导中的四波混频布拉格散射被用于证明在980 nm和1550 nm波长区域之间的频率上转换和下转换，在低连续波输入泵浦功率（<50 mW）下，信号与背景水平>10并且转换效率约为-60 dB。有限元模拟和分步傅立叶方法表明，在现有的几何结构中，大约10 W的增加的输入功率（例如，由放大的纳秒脉冲产生）将导致> 25%的转换效率。最后，我们提出了波导设计，可用于连接较短波长（637 nm至852 nm）的量子发射器与1550 nm。
2013-09-06 physics.optics quant-ph
Inherent polarization entanglement generated from a monolithic semiconductor chip
创建光学量子信息协议的微型芯片规模实现是量子光学社区中许多人的梦想。这主要是因为稳定性和可扩展性的承诺。在这里，我们提出了一个单片集成的芯片架构，在此基础上建立一个光子器件的原始称为布拉格反射波导（BRW）。在砷化镓中实现，我们表明，通过自发参量下转换过程，BRW能够直接产生偏振纠缠光子，而无需额外的路径差补偿，光谱滤波或后选择。分裂后的孪生光子后，他们出现在芯片上，我们进行了各种相关测试的光子对，并显示其偏振的非经典行为。结合BRW的多功能架构，我们的研究结果表明，BRW设计作为一个严重的竞争者，建立大规模实现的光量子处理设备。
2013-04-17 quant-ph
A Bright Solitonic Matter-Wave Interferometer
我们首次实现了一个孤子原子干涉仪。将铷-85的$1\times10^4$原子的玻色-爱因斯坦凝聚体加载到水平光波导中。通过使用费什巴赫共振，将$^{85}$ Rb原子的$s$ -波散射长度调谐到小的负值。这种吸引力原子相互作用平衡了固有的物质波色散，产生了明亮的孤子物质波。马赫-曾德干涉仪通过使用与波导共线的光晶格驱动布拉格跃迁来构造。物质波的传播和干涉条纹的可见性进行了比较，在一个范围内的$s$ -波散射值，包括排斥，吸引力和非相互作用的值。孤立物质波被发现显着增加条纹能见度，即使与非相互作用的云。
2014-07-15 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
Purcell enhanced and indistinguishable single-photon generation from quantum dots coupled to on-chip integrated ring resonators
集成光子电路为先进的量子光学应用提供了一个多功能的工具箱。在这里，我们展示了这样一个系统的一个重要组成部分的形式的Purcell增强单光子源的基础上耦合到一个强大的片上集成谐振器的量子点。为此，我们开发了基于分布布拉格反射脊波导的GaAs单片环形腔。在共振激发条件下，我们利用Purcell效应观察到了超过两倍的自发发射率增强，并利用Rabi振荡实现了量子点二能级系统的全相干光控制。此外，我们展示了一个按需单光子产生强烈抑制多光子发射概率低至1%和双光子干涉的能见度高达95%。这种集成的单光子源可以很容易地按比例放大，为可扩展的片上线性光学量子模拟、量子计算和量子网络提供了一条现实的途径。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
