Quantum Computing with Spin Qubits Interacting Through Delocalized Excitons: Overcoming Hole Mixing
作为可控耦合量子比特的候选方案，我们考虑了两个量子点，每个量子点都掺杂一个电子，电子的自旋定义了我们的量子比特基，并且可以通过使用偏振光来创建trion态;我们证明了激发trion的形式取决于量子比特的状态。通过使用Luttinger-Kohn哈密顿量，我们计算了在轻重空穴混合的存在下这些trion态的形式，并表明它们可以通过Förster转移和静态偶极-偶极相互作用相互作用。最后，我们证明，通过使用啁啾激光脉冲，它是可能的，在这个系统中执行一个两个量子比特的门，作为激光失谐的函数的本征态。这些门是鲁棒的，因为它们以任何实际程度的空穴混合操作，并且用于任一类型的trion-trion耦合。
2005-10-04 quant-ph
Randomized benchmarking of single qubit gates in a 2D array of neutral atom qubits
我们在中性原子量子比特的二维阵列中用随机基准测试来表征单量子比特Clifford门操作，并以高保真度展示了全局和选址门。测量了应用于49量子位阵列的全局微波驱动门的平均保真度为$F^2=0.9983(14)$。单站点门用聚焦的激光束实现，以使微波在选定的站点处斯塔克移动到谐振。在Stark选择的单个位点，我们观察到$F^2=0.9923(7)$和在$0.002(9)$的其他位点的平均自旋翻转串扰误差。
2015-02-18 physics.atom-ph quant-ph
Generation of entangled photons via parametric down-conversion in semiconductor lasers and integrated quantum photonic systems
提出并设计了一种高亮度、超紧凑的电泵浦GaAs基激光光源，利用腔内模式匹配参量下转换产生纠缠光子。为了描述高色散和耗散波导中的非线性混合，我们发展了一个非微扰量子理论的波导模式的参数下转换，考虑到模式色散，组和相位失配，传播，耗散和耦合到噪声水库的影响。我们将我们的理论扩展到量子化泵浦场的制度与一个新的方法的基础上的状态矢量的传播方程，解决了非微扰边值问题的参数衰减的量子化单光子泵浦模式，可以推广到包括耗散和噪声的影响。我们的形式主义是适用于各种各样的三波混频传播问题。它为解释实验结果和预测单片量子光子系统的性能提供了方便的解析表达式。
2021-11-21 quant-ph
Controlling atomic spin-mixing via multiphoton transitions in a cavity
我们建议控制自旋混合动力学的旋量原子的气体中，通过两个非共振拉曼跃迁路径的组合，使一个共同的腔模和双色泵浦激光。通过改变泵浦激光器的参数，可以调节与自旋交换相互作用强度成正比的混合速率和有效原子二次塞曼位移（QZS）。淬火和驱动动力学的原子集体自旋被证明是可控的，在更快的时间尺度上比现有的实验的基础上固有的自旋交换碰撞相互作用。我们提出的结果打开了一个很有前途的途径，探索自旋混合物理的原子系综在目前的实验。
2022-04-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Degenerate four-wave mixing as a low-power source of squeezed light
压缩光是一种可以提高光学测量灵敏度的量子资源。然而，现有的压缩光源通常需要高功率并且不适合便携性。在这里，我们从理论上研究了原子蒸气中利用简并四波混频产生压缩的另一种方法。我们表明，通过最大限度地减少多余的噪声，这种技术有可能产生可测量的压缩与低功率可达到一个小的二极管激光器。我们建议实验技术，以减少多余的噪音，并采用这种替代的非线性光学过程，以建立一个紧凑的，低功率的压缩光源。
2020-09-30 quant-ph
Limits on the atomic description of four-wave mixing
Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）；Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco（阿兹卡波察尔科自治大学）
该研究实验测试了单原子模型描述原子系综四波混频产生光子对的极限，发现需引入集体效应才能完全解释实验符合率。
2026-09-15 quant-ph
New Consequences of Induced Transparency in a Double-Lambda scheme: Destructive Interference In Four-wave Mixing
在弱探测光近似下，研究了四态系统与长、短激光脉冲的相互作用。我们表明，当所有的激光器被调谐到确切的无扰共振，四波混频（FWM）场的一部分被强烈吸收。未被吸收的部分具有破坏性地干扰参与产生FWM状态的激发路径所需的确切强度。我们表明，这种三光子相消干涉，转换效率仍然可以高达25%。与通常的看法相反，我们的计算表明，这个过程中，一个理想的单光子电磁诱导透明的建立，是不是最适合于高效率的转换。在适当的相位匹配和传输距离下，当不发生三光子相消干涉时，光子通量转换效率与探测光强无关，可以接近100%。此外，我们清楚地表明，转换效率不是决定于两个较低的激发态之间的最大原子相干，因为通常认为。相位匹配和相长干涉的组合涉及产生混合波时产生的两项，这是优化四波混频产生的关键因素。实际上，在这个方案中没有产生明显的激发态，因此态间的原子相干性|0>和|2、总是很小。
2002-03-15 quant-ph
Comparison of wave-mixing processes in rarefied gas and QED vacuum using numerical simulations
Institut national de la recherche scientifique (INRS)（国家科学研究研究所）；Infinite Potential Laboratories, LP（无限潜能实验室有限公司）
通过数值模拟比较稀薄气体与QED真空中的波混过程，以区分激光诱导的QED效应与残余气体相互作用信号。
2025-09-26 physics.optics quant-ph
Coherence creation in an optically thick medium by matched propagation of a chirped laser pulse pair
本文研究了一对拉曼共振的调频激光脉冲在光学厚介质中的同时传输问题，模型由$Λ$原子系综组成。自组织（“匹配”）效果示出的啁啾脉冲对，这导致准无损传播。此外，我们证明了一个定义良好的原子基态的相干叠加，相应地，在介质中，可以通过控制的激光脉冲的振幅的相干性鲁棒地创建。所提出的方案可以应用于大幅提高光波混频过程的效率，以及在其他非线性过程中，在相干叠加态的空间扩展介质的初始制备是必需的。
2014-02-26 quant-ph
Linear Mode-Mixing of Phonons with Trapped Ions
我们提出了一种方法来操纵正常模式的囚禁离子链使用只有两个激光器。实验上已经证明被捕获离子的线性链是高度可控的量子系统，具有用于制备、演化和读出的各种精细技术，然而，通常对于量子信息处理应用，人们感兴趣的是使用离子的内部能级作为计算基础。我们分析的情况下，运动的自由度的离子是感兴趣的量子系统，并利用内部水平，以促进相互作用。特别是，我们专注于模式混合的声子在不同的正常模式模拟量子光学等效的分束器的分析。
2016-10-16 quant-ph
Bypassing the filtering challenges in microwave-optical quantum transduction through optomechanical four-wave mixing
本文提出利用光机四波混频过程实现微波-光学量子转换，通过消耗成对泵浦光子产生与泵浦频率大幅分离的输出光子，从而绕过传统三波混频方案中难以实现的窄带高消光比滤波挑战。
2024-09-27 physics.optics quant-ph
Low-light-level four-wave mixing by quantum interference
我们观察到电磁诱导的相干性为基础的四波混频（FWM）在脉冲制度在低光水平。采用峰值强度约为80 μW/cm ^2的驱动激光脉冲，对应于每个原子截面约60个光子的能量，在冷~（87）Rb原子的四能级系统中观察到3.8（9）%的四波混频转换效率。实验数据与Harris和Hau [Phys. Rev. Lett. 82，4611（1999）]显示了良好的一致性。此外，当使用约1.8 mW/cm^2的驱动激光强度应用该方案时，证明了46（2）%的高转换效率。根据我们的理论预测，这种四波混频方案可以实现近100%的转换效率时，使用的光深度为500的稠密介质。
2014-02-07 physics.optics quant-ph
Quantum Resource Theory of Lasers
Technische Universität Dortmund（多特蒙德工业大学）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
本研究从资源理论角度探讨激光的量子相干性，揭示其相干性受自发辐射和退相位态纯度限制，并展示其对量子比特初始化的直接影响。
2026-02-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Benchmarking and fidelity response theory of high-fidelity Rydberg entangling gates
本文实现并基准测试时间最优里德堡 CZ 门，获得 0.9971(5) 的平均保真度，并提出保真度响应理论以建模激光噪声、优化门协议及预测 0.999 以上保真度。
2024-11-19 physics.atom-ph quant-ph
Indirect precise angular control using four-wave mixing
在这里，我们展示了使用四波混频（FWM）过程的间接精确角度控制。这是在热的85Rb原子系综的M型配置中与轨道角动量（OAM）叠加的光进行的。在四波混频光和环形输入信号下观察到齿轮状干涉图样。齿轮可以旋转，并通过改变泵浦激光器的偏振来控制。我们的实验结果是基于非线性相干相互作用的图像处理和精确的角度控制的应用。
2014-05-08 physics.optics quant-ph
Nonclassical photon pairs from warm atomic vapor using a single driving laser
非经典光场的产生是量子光学研究和量子信息技术应用的重要手段。基于热原子蒸气中的自发四波混频过程，提出了非经典关联光子对源的实现方法。原子仅由单束激光以逆反射方式激发，并采用窄带频率滤波来选择关联光子对。通过分析光场的统计特性，证明了产生的光场的非经典性。所提出的源的测量参数的承诺进一步适用于有效的相互作用与原子系综。
2017-12-01 physics.atom-ph quant-ph
Arithmetic with optical topological charged in step-wise excited Rb vapour
我们报告实验观察到的添加，减去和取消的轨道角动量（OAM）的过程中的参数四波混频，导致在频率上和下转换的Rb蒸汽发射。研究了具有不同光学拓扑荷的共振激光场到时空相干蓝光的OAM转移特性。我们已经观察到在包括所施加的激光束的非共线几何形状的宽范围的实验条件下的非线性波混合中的OAM守恒，并且相干蓝光累积所施加的激光的总轨道角动量。比较了涡旋和平面波前蓝光束的光谱和功率特性。
2016-01-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Collimated blue light generated by four-wave mixing in Rb vapour
我们研究了Rb蒸气中低功率连续波共振辐射的频率上转换随各种实验参数的变化。我们提出的证据表明，四波混频的过程是负责单向蓝光产生和沿光诱导波导的相位匹配条件确定的方向和发散的蓝光。速度选择性激发到5D水平通过逐步和双光子过程的结果在多普勒自由依赖于所施加的激光场的频率失谐从各自的偶极允许的过渡。讨论了产生紫外光的可能方案。
2009-10-13 physics.atom-ph quant-ph
Resource-efficient frequency conversion for quantum networks via sequential four-wave mixing
报道了一种利用单泵浦激光器在光子晶体光纤中实现布拉格散射四波混频的高效频率转换方案。我们证明了在1092 nm的Sr+ P1/2 - D3/2发射波长和电信C波段之间的相干光的双向转换，上转换和下转换的转换效率分别为4.2%和37%。我们将讨论如何可行的计划，以满足时间，光谱和偏振稳定性的要求的混合光物质量子网络。
2020-08-11 physics.optics quant-ph
Coupling of four-wave mixing and Raman scattering by ground-state atomic coherence
我们证明了铷原子两个激发态之间的光共振跃迁耦合和长寿命的基态原子相干性。在我们的原理验证实验中，使用了非线性的四波混频过程来实现与独立制备的基态原子相干性成比例的光发射。受激拉曼散射光预示产生的基态相干性和四波混频信号之间的强相关性的测量和生存的存储期间，这是有前途的量子存储器的应用。该过程的特征在于作为激光失谐的函数。
2016-05-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Two-state wave packet for strong field-free molecular orientation
我们证明了强激光场自由取向的绝对基态硫化羰分子。分子的取向是由一个485 ps长的非共振激光脉冲和一个弱的静态电场的组合。激光脉冲的边缘产生两个旋转状态的相干叠加，导致在激光脉冲之后强瞬态分子取向的恢复。实验获得的取向度0.6对应于两种状态混合的理论最大值。关闭直流场将提供完全无场的相同取向。
2015-01-25 physics.chem-ph quant-ph
