Squeezed state evolution and entanglement in lossy coupled resonator optical waveguides
从理论上研究了有耗耦合腔系统中压缩态的时间演化。我们提出了一个一般的形式主义紧束缚近似的基础上，并将其应用到一个两腔系统以及耦合谐振腔光波导中的光子晶体。当其中一个腔的初始激发态为压缩态时，我们导出了每个腔中光子数和正交噪声随时间的解析表达式。我们还分析了不同腔中光子之间的时间相关性，以评估量子纠缠的程度。本文讨论了损耗对耦合腔系统性质的影响，导出了无损耗耦合谐振腔光波导中远离初始激发腔的腔的最大光子数、最大压缩和最大纠缠的近似解析表达式。
2017-10-23 physics.optics quant-ph stat.AP
Over-8-dB squeezed light generation by a broadband waveguide optical parametric amplifier toward fault-tolerant ultra-fast quantum computers
通过改进测量装置，首次实现超过8dB压缩光生成，为超快量子计算机发展提供新可能。
2023-01-30 physics.optics quant-ph
Bipartite entanglement extracted from multimode squeezed light generated in lossy waveguides
Paderborn University（帕德博恩大学）
研究通过II型参数下转换在损耗波导中生成多模式光，提取双模式纠缠态，并通过压缩量量化纠缠，构建最优测量基。
2025-11-03 physics.optics quant-ph
Broadband High-Level Squeezed Light using Waveguide Optical Parametric Amplifiers with External Dispersion Compensation
The University of Tokyo（东京大学）；NTT, Inc.（日本电报电话公司）；RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）；OptQC Corp.（OptQC公司）
通过外部色散补偿抑制群速度色散引起的压缩轴旋转，在波导OPA中实现宽带压缩光测量，最大压缩5.9 dB，超过5 dB压缩带宽达4.5 THz，为超快连续变量量子信息处理提供关键步骤。
2026-06-17 physics.optics quant-ph
Squeezed Light Generation in Periodically Poled Thin-Film Lithium Niobate Waveguides
本研究在薄膜铌酸锂平台上实现电信波长片上宽带真空压缩，集成低损耗耦合器的器件测得1.4 dB压缩度，无耦合器的高效波导推断62 mW泵浦下片上压缩超10 dB，为可扩展量子光子系统提供支撑。
2025-10-29 physics.optics
Phase transition to spatial Bloch-like oscillation in squeezed photonic lattices
我们提出了一个精确可解的波导晶格，其中包含非均匀耦合系数。这种结构为量子光学中的压缩数和压缩相干强度分布提供了一个经典的模拟，其中传输长度起着压缩振幅的作用。对于初始光束轮廓的任意分布，以封闭形式获得强度图案。我们还研究了通过在每个波导的传播常数（$ α$）上增加线性梯度来实现空间布洛赫振荡的相变。我们的分析结果表明，布洛赫振荡出现以上的传播常数的线性梯度（$ α> α_{c} $）的临界值。相变（在波导的传播特性中）是离散衍射和布拉格衍射之间竞争的结果。此外，光强度在临界点处沿着每个波导代数地衰减，而其在临界点（$ α< α_{c} $）以下指数地下降。
2013-09-21 physics.optics
Modelling and optimization of pulsed squeezed state generation in a ring-resonator system
本文提出半解析方法计算有损环形谐振器侧耦合波导的压缩谱，优化泵浦参数与耦合，实现通道中超过10 dB压缩且反压缩低于22 dB。
2025-03-26 physics.optics quant-ph
Bright Pulsed Squeezed Light for Quantum-Enhanced Precision Microscopy
University of Queensland（昆士兰大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本研究提出利用波导中的χ²光学参量放大过程生成高亮脉冲压缩光，实现量子增强的高精度显微镜技术。
2026-01-22 physics.optics quant-ph
Fabrication of low-loss quasi-single-mode PPLN waveguide and its application to a modularized broadband high-level squeezer
连续波（CW）宽带高能级光正交挤压器是在时域复用连续变量光团簇态上进行高速大规模容错量子计算的关键。利用波导光参量放大器（OPA）可以获得连续波太赫兹带宽压缩光，但由于结构扰动和泵浦诱导效应引起的光损耗导致压缩能级退化，压缩能级已不能满足容错量子计算的应用。在这里，通过使用机械抛光工艺，我们制作了一个低损耗准单模单极化铌酸锂（PPLN）波导，这表明7%的光传播损耗与波导长度为45毫米。使用波导，我们组装了一个低损耗的光纤尾纤OPA模块的总插入损耗为21%。由于其直接键合在LiTaO3基片上的芯，即使在数百毫瓦的泵浦条件下，波导也不会显示泵浦引起的光损耗。此外，准单模结构抑制了高阶空间模的激发，使我们能够获得更大的压缩能级。即使包括光耦合损耗的模块化，我们观察到6.3 dB的压缩光从DC分量高达6.0太赫兹的边带在一个完全的光纤封闭的光学系统。通过排除由于模块化和检测的不完善而引起的损耗，PPLN波导的输出处的压缩水平估计超过10 dB。我们的波导挤压器是一个很有前途的量子光源的高速大规模容错量子计算。
2022-01-05 physics.optics quant-ph
3D-PSTD for modelling second harmonic generation in periodically poled lithium niobate ridge-type waveguides
我们报告的三维伪谱时域算法的应用，该算法精确地解决了非线性麦克斯韦方程组，预测二次谐波产生的锂硼酸盐脊型波导具有高折射率对比度。的非线性过程的特性，如转换效率以及波导的多模特性的影响进行了研究，作为均匀和周期性极化介质中的波导几何形状的函数。
2015-09-23 physics.optics
Programmable time-multiplexed squeezed light source
基于时间复用（TM）的连续变量（CV）方案是大规模量子信息处理（QIP）的主要方法之一。作为这种方法的基本构建块，需要量子光源来顺序地产生时分复用的压缩光脉冲;然而，传统的CV TM实验使用固定光源，其只能输出具有相同压缩水平和相位的压缩脉冲。我们在这里展示了一个可编程的时间复用压缩光源，可以产生连续的压缩脉冲与各种压缩水平和相位在小于100 ns的时间间隔。生成模式可以由软件任意选择而不改变其硬件配置。这通过使用波导光学参量放大器并调制其连续泵浦光来实现。我们的光源将执行各种大规模CV QIP任务。
2023-03-09 physics.optics quant-ph
Numerical modelling of the coupling efficiency of single quantum emitters in photonic-crystal waveguides
平面光子纳米结构在量子光学中的应用近年来引起了人们的极大关注。在这篇文章中，我们进行全三维数值模拟，充分考虑所有的辐射通道，从而量化的耦合效率的量子发射器嵌入在光子晶体波导。我们利用混合边界条件相结合的主动Dirichlet边界条件的引导模式和完美匹配层的辐射模式。以这种方式，可以确定从量子发射器到周围环境的泄漏，并且可以量化耦合到辐射模式的光谱和空间依赖性。耦合效率的空间图，即$β$因子，揭示了即使对于中等慢的光，也可以实现接近1的$β$，其对于发射器在波导中的位置是非常鲁棒的。结果表明，光子晶体波导是实现单光子和单量子发射体确定性对接的合适平台，在光子量子技术中具有广泛的应用前景。
2017-05-02 physics.optics quant-ph
Fully guided and phase locked Ti:PPLN waveguide squeezing for applications in quantum sensing
本文提出全导波、锁相的 Ti:PPLN 波导单模压缩产生方案，实现光纤内 -3.17(9) dB 有效压缩，并在光纤相位传感中获得 0.35 dB 信噪比量子增强。
2023-06-07 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A Compact, Mobile, Low-Threshold Squeezed Light Source
强压缩光场在量子精密测量、量子通信和量子计算等领域有着重要的应用。然而，由于当今大多数压缩光源的庞大和复杂性，它们仍然不是量子光学实验室的标准工具。我们已经迈出了实现紧凑、高性能1550 nm压缩源的第一步，该压缩源基于市售光纤组件与自由空间双谐振参量下转换源相结合。整个设置，包括单通二次谐波产生的波导，适合在一个小面包板，并产生9.3分贝的压缩在5 MHz的边带频率。该装置目前受到相位噪声的限制，但进一步的优化和开发应该允许19”大小的交钥匙压缩源能够提供超过10 dB的压缩。
2019-09-03 physics.optics quant-ph
Quadrature protection of squeezed states in a one-dimensional photonic topological insulator
拓扑结构在量子光在光子晶格中的传播中扮演什么角色？我们通过研究压缩态在拓扑一维波导阵列中的传播来解决这个问题，将我们的结果与拓扑平凡的局域态进行比较，并研究其对无序的鲁棒性。具体地，我们研究了光子统计，单模和双模压缩，纠缠产生时，局域态被压缩光激发。这些量子特性继承了局域态的形状，但更有趣的是，与拓扑平凡的情况不同，我们发现，在拓扑保护状态下的压缩光的传播鲁棒地保留了系统演化时的压缩正交相位。我们将展示如何利用后者的拓扑优势，量子信息协议。
2021-08-13 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Topologically Protecting Squeezed Light on a Photonic Chip
压缩光是量子传感和信息处理中的一种重要光源。由于固有的弱光学非线性和有限的相互作用体积，通常需要相当大的泵浦功率来获得有效的相互作用，以在体晶体中产生压缩光。集成光子学通过将光严格限制在波导内来提供一种优雅的方式来增加非线性。为了构建执行多光子操作的大规模量子系统，在芯片上集成各种功能模块是必不可少的。然而，制造缺陷和传输串扰可能会增加不必要的衍射和耦合到其他光子元件，降低压缩的质量。在这里，通过引入拓扑相位，我们实验证明了拓扑保护的非线性过程的自发四波混频，使压缩光的产生在二氧化硅芯片上。我们测量了不同拓扑位置在不同演化距离下的互相关性，并以高保真度验证了非经典特征。测量了压缩参数，证明了对无腔强压缩态的保护。在芯片上对压缩光进行拓扑保护的演示为量子集成光子学带来了新的机遇，为先进的多光子电路的设计开辟了新的途径。
2021-06-14 physics.optics quant-ph
Optimization of a Lossy Microring Resonator System for the Generation of Quadrature-Squeezed States
有耗微波谐振腔中的光强积累可以通过自发参量下转换（SPDC）增强压缩态的产生。在这项工作中，我们模拟的压缩光的产生与高斯脉冲通过侧耦合通道波导泵浦的微谐振腔。我们从理论上确定了最佳的泵浦脉冲宽度和环到通道的耦合常数，以最小化正交噪声（最大化压缩）在环中为固定的输入泵浦能量。我们推导出近似的解析表达式的最佳耦合和泵浦脉冲宽度作为在环中的散射损耗的函数。这些结果将使研究人员能够容易地确定用于产生正交压缩态的微腔谐振器系统的最佳设计。
2020-07-20 physics.optics
Propagation of non-classical states of light through one-dimensional photonic lattices
我们研究了非经典光通过耦合线性光子波导阵列的传播，并引入了一些折射率和耦合参数，提供了一个封闭形式的正交多项式的传播子。给出了单光子、相干态、路径纠缠态和双模压缩真空等非经典态入射到双波导耦合器和光子晶格中产生相干输运的传输实例。
2013-12-05 physics.optics quant-ph
Nonclassical Light in a Three-Waveguide Coupler with Second-Order Nonlinearity
本文研究三波导非线性耦合器中的压缩态产生，采用相空间和微扰方法分析参数影响，确定最佳压缩度，为量子技术中非经典光源开辟新途径。
2024-06-25 physics.optics quant-ph
Type-I hyperbolic metasurfaces for highly-squeezed designer polaritons with negative group velocity
范德华材料和超材料异质结构中的双曲极化激元在极端纳米尺度下对光-物质相互作用提供了前所未有的控制。在这里，我们提出了一个概念的I型双曲超颖表面支持高度压缩的磁性设计师极化激元，这作为磁模拟的双曲极化激元在六方氮化硼（h-BN）在第一Reststrahlen带。与天然h-BN相比，超颖表面单位晶胞的尺寸和间距可以容易地按比例放大（或缩小），从而允许随意在频率和空间中操纵设计者极化激元。实验测量显示在动量空间中的锥状双曲色散，与有效折射率高达60和群速度下降到1/400的光速在真空中。通过定制所提出的超颖表面，我们实验证明了一个超紧凑的（与足迹缩小了3600倍）集成设计师极化激元电路，包括高传输90°急剧弯曲波导和波导分路器。所设计的超表面具有低轮廓、重量轻和易于访问的特点，可以作为新兴极化激元学的替代有前途的平台，并且可以找到许多其他潜在的应用，例如波导、传感、亚衍射聚焦/成像、低阈值切伦科夫辐射、强磁跃迁增强、无线能量传输等。
2018-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
FEM Modelling of 3D Photonic Crystals and Photonic Crystal Waveguides
我们提出了一个有限元模拟工具，用于计算三维纳米光学器件中的光场。这允许在标准个人计算机上解决具有挑战性的问题。我们提出了解决本征值问题，如布洛赫型本征值在光子晶体和光子晶体波导，散射问题，如通过有限光子晶体的传输。离散化是基于非结构化的四面体网格与自适应网格细化控制和误差估计器引导。我们使用高阶向量元素（Nederlands，edge elements）作为反函数。为了快速收敛解，我们使用适用于矢量麦克斯韦方程组的高级多重网格算法。
2005-04-08 physics.comp-ph physics.optics
An integrated source of broadband quadrature squeezed light
本研究提出集成氮化硅谐振器作为850 nm超紧凑宽带正交压缩光源，通过优化耦合结构降低损耗，理论验证其可在1 GHz以上带宽实现显著量子噪声压缩，低损耗下50 mW泵浦即可达约-7 dB压缩。
2015-04-04 physics.optics quant-ph
Theory and experiments of disorder-induced resonance shifts and mode edge broadening in deliberately disordered photonic crystal waveguides
从理论和实验两方面研究了在慢光光子晶体波导中引入有意无序对光子态密度的影响。我们首先介绍了一个理论模型，其中包括故意通过统计移动的光子晶体晶格中的空穴中心和制造缺陷所造成的内在无序。我们证明了一个无序引起的平均蓝移和一个整体扩大的光子态密度为各种数量的故意无序。通过与GaAs光子晶体波导的测量结果进行比较，我们发现理论和实验之间有很好的定性一致性，这突出了仔细包括局部场效应建模高折射率对比度扰动的重要性。我们的工作也表明了使用不对称的介电极化率建模的积极和消极的介电扰动时，在光子晶体平台的扰动介电界面建模的重要性。
2015-05-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Periodically poled thin-film lithium niobate ring Mach Zehnder coupling interferometer as an efficient quantum source of light
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）
本研究提出含PPLN波导的对称RMZI量子光源，可在亚毫瓦泵浦下生成高于-12dB的可调压缩光，还可通过20ps脉冲生成高纯度高预告效率的单光子，且兼容现有制造工艺。
2024-08-07 physics.optics quant-ph
Quadrature squeezing in a nanophotonic microresonator
针对集成光子学产生压缩光面临的寄生非线性与损耗难题，研究人员在带纳米波纹的氮化硅光子晶体微腔中，通过简并双泵浦自发四波混频实现7.8 dB片上单模正交压缩，为集成压缩光源应用提供新路径。
2025-02-24 physics.optics quant-ph
Dynamical phases and quantum correlations in an emitter-waveguide system with feedback
我们利用极小模型研究了在发射极-波导系统中利用反馈产生和控制突现集体行为和量子关联。采用零差检测从激光驱动的发射器系综发射到波导的模式中的光子允许产生复杂的动态相位。特别是，我们展示了时间晶体相的出现，其转变由反馈强度控制。反馈还可以控制多体量子关联，这在发射体系综的自旋压缩中变得明显。发展涨落算符动力学的理论，我们讨论了反馈强度如何控制压缩，并研究了它的时间动力学和对系统大小的依赖。很大程度上的分析结果允许量化的自旋压缩和波动的限制，大量的发射器，揭示了临界缩放的压缩接近过渡到时间晶体。我们的研究证实了集成发射器波导系统的潜力-具有高度可控的光子发射通道-用于探索集体量子现象和产生资源，如压缩态，用于量子增强计量学。
2021-02-04 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
The Quantum Split-Step Fourier Algorithm for Nonlinear Optical Waveguides
Institute of Photonics and Quantum Sciences (IPaQS), School of Engineering and Physical Sciences, Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学工程与物理科学学院光子学与量子科学研究所）
提出量子分步傅里叶算法，结合非线性薛定谔方程的分步传播与保对易子的Bogoliubov演化，用于分析孤子驱动共振辐射中的量子纠缠和熵特性。
2026-06-24 nlin.PS physics.optics quant-ph
Pulse Evolution and Phase Sensitive Amplification in Silicon Waveguides
本文首次给出了在双光子吸收（TPA）和自由载流子作用下硅波导中高非线性脉冲传输和相敏放大的解析解。我们的分析结果清楚地解释了为什么以及如何TPA和自由载流子影响信号增益。数值模拟和实验结果证实了这些观察。
2014-07-19 physics.optics
Partially Coherent Optical Modelling of the Ultra-Low-Noise Far-Infrared Imaging Arrays on the SPICA Mission
我们已经开发了一系列的理论和数值模拟技术的多模，210-34微米，超低噪声过渡边缘传感器，将用于在欧空局/JAXA冷却孔径FIR空间望远镜SPICA上的SAFARI仪器。该模型包括超导吸收薄膜的电阻和电抗特性的详细分析，以及多模波导中图案化薄膜的部分相干模式匹配分析。该技术允许的自然光学模式，模态响应，和斯托克斯映射的复杂结构，包括图案化的薄膜在异形波导和腔体被确定。
2013-07-27 astro-ph.IM physics.optics
High performance waveguide uni-travelling carrier photodiode grown by solid source molecular beam epitaxy
报道了第一个用固体源分子束外延（SSMBE）生长的波导耦合磷化物基UTC光电二极管。金属有机气相外延（MOVPE）和气体源分子束外延（GSMBE）长期以来一直是生产高质量InGaAsP材料的主要生长技术。SSME的使用克服了与MOVPE中锌的无意扩散相关的主要问题，并提供了MBE生长技术提供的卓越控制的好处，而无需处理GMBE有毒气体的成本和风险。UTC外延结构包含300 nm n-InP收集层和300 nm n++-InGaAsP波导层。与共面波导（CPW）集成的UTC-PD具有大于65 GHz的3 dB带宽和100 GHz时1.1 dBm的输出RF功率。我们还展示了我们的天线集成UTCs辐射的功率的绝对水平的准确预测，在200 GHz和260 GHz之间，使用3D全波建模，并考虑到UTCs的天线阻抗匹配。此外，我们提出了第一个光学三维全波建模的波导UTCs，它提供了一个详细的洞察透镜光纤和UTC芯片之间的耦合。
2019-09-28 physics.app-ph physics.optics
All-optical phase-sensitive detection for ultra-fast quantum computation
相敏检测是基于测量的连续变量量子信息处理中必不可少的投影测量。传统的电相敏探测器的带宽高达几千兆赫，这将限制量子计算的速度。从理论上提出了利用光参量放大器（OPA）实现太赫兹级探测带宽的全光相敏探测方法。然而，有实验障碍，以实现大的参数增益连续波，这是需要用于量子计算。在这里，我们采用了光纤耦合$χ^{(2)}$ OPA制成的周期性极化铌酸锂${}_{3}$波导具有高耐久性的强连续波泵浦光。由于这一点，我们设法检测宽带连续波压缩光的正交振幅。用光谱分析仪测量了边带频率为3 THz时的3 dB压缩。此外，我们证明了宽带连续波压缩光的相位锁定和色散补偿，使压缩光的相位保持超过1太赫兹。超宽带连续波探测方法和色散补偿将有助于实现超太赫兹时钟频率的全光量子计算。
2020-08-20 physics.optics quant-ph
Photon pairs, squeezed light and the quantum wave mixing effect in a cascaded qubit system
Dukhov Research Institute of Automatics (VNIIA)（杜霍夫自动技术研究所）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Institute for Theoretical and Applied Electrodynamics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院理论与应用电动力学研究所）；Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院科捷利尼科夫无线电工程与电子学研究所）；HSE University（高等经济学院）；Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术学院）
研究级联量子比特系统中量子波混叠效应的理论描述，揭示压缩光与荧光在非经典场中的统计特性。
2026-10-14 physics.optics quant-ph
Optical Tautochrone and Squeezing Dynamics in Nonuniform Lattices
University of Crete（克里特大学）；Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), FORTH（基础与技术研究基金会电子结构与激光研究所）；University of Rostock（罗斯托克大学）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；International Shenzhen Quantum Academy（深圳国际量子研究院）
本文揭示了经典力学等时曲线问题与量子光学压缩态在光学晶格中的精确类比，通过非均匀耦合波导阵列实现等时聚焦和压缩传播，并研究了克尔非线性对衍射行为的影响。
2026-06-12 physics.optics
18-dB on-chip vacuum squeezing in an adaptively poled lithium niobate waveguide
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；Ming Hsieh Department of Electrical and Computer Engineering, University of Southern California（南加州大学明希电气与计算机工程系）；Research Laboratory of Electronics, MIT（麻省理工学院电子研究实验室）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Hawaii at Mānoa（夏威夷大学马诺阿分校电气与计算机工程系）
通过自适应极化薄膜铌酸锂波导实现18 dB的连续波量子压缩，无需先验假设即可推断片上性能，为集成量子传感和计算提供了高性能平台。
2026-05-26 physics.optics
Coupled-mode theory for astrophotonics
本研究梳理耦合模理论（CMT）的不同表述及与量子力学技术的关联，证明其适用于缓变波导并结合天文应用场景展开分析，最终通过数值包cbeam验证了相关结论。
2024-12-09 astro-ph.IM physics.optics
Multiphysics simulation of all-optical switching and sequential magneto-optic readout in an integrated Si$_3$N$_4$/GdFeCo waveguide
Universitas Padjadjaran（帕加德贾兰大学）
本文针对集成Si₃N₄/GdFeCo波导元件，建立全光开关与磁光读出的自洽模型，揭示导波光的磁化相关特征及切换效率，为相关器件设计提供理论支撑
2026-10-27 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Ultrafast, low-power, all-optical switching via birefringent phase-matched transverse mode conversion in integrated waveguides
通过数值求解多模耦合非线性薛定谔方程，模拟了集成光波导中横模之间的双折射、全光、超快转换过程，展示了这种转换的潜力。所观察到的转换是由控制光束引起的，并且由于克尔效应，导致瞬态折射率光栅，其相干地将探测光从一个横向波导模式散射到另一个横向波导模式。我们引入双折射相位匹配，使有效的全光诱导模式转换在不同波长的控制和探测光束。结果表明，剪裁波导的几何形状可以利用显式最小化模间群延迟以及最大化的非线性系数，相位匹配条件的约束下。这里研究的波导的几何形状，允许模式转换与超过两个数量级的减少控制脉冲能量相比，以前的计划，从而承诺非线性模式切换超过90%的效率，在开关能量低于1 nJ。
2015-07-17 physics.optics
Design of broadband optical gain in GaSb-based waveguide amplifiers with asymmetric quantum wells
Optoelectronics Research Centre, Tampere University（坦佩雷大学光电研究中心）
本文提出了一种基于非对称量子阱的GaSb波导放大器设计方法，实现了超过340nm的宽带增益，适用于中红外应用。
2025-08-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Light guided in tailored environments: from basic aspects to applications (Ph.D. thesis)
本论文致力于研究单光子在量子剪裁结构中的量子光学效应。全文共分六章和一个附录。论文的中心部分从题为“理论背景”的一章开始，作者介绍了理解后续章节所需的关键量子光学概念。下一章将讨论用SPDC方法估算非线性晶体中的塞尔迈尔系数。根据实验结果分析了该方法的准确性和可行性。随后的章节集中在数值模拟的光子对波函数产生的SPDC过程。在这一章中，作者提出了数值预测的结果与实验结果在两个不同的实验室设置之间的比较。第五章致力于弯曲波导的模式建模，结合分析考虑和数值模拟。利用COMSOL软件进行了数值模拟，验证了结果的正确性。在这一章中，作者强调了基础研究的背景：它表明，弯曲波导的方程类似于量子粒子在轴对称空间中的动力学方程。附录中给出了柱坐标系中微分算子的形式，分析了光子在光纤中的传播对光子波函数的影响，以及二维轴对称空间中粒子的薛定谔方程。
2022-11-19 physics.optics quant-ph
Phase-controlled super-modes in a `lossy' tri-waveguide coupled micro-ring resonator system
Department of Electrical and Electronic Engineering, Photon Science Institute, The University of Manchester（曼彻斯特大学电气与电子工程系、光子科学研究所）
该研究通过时域耦合模理论建模，探究有损三波导耦合微环谐振器的相位控制超模效应，研制出可按需呈现吸收或透明谐振峰的新型相干驱动有损耦合微环谐振器。
2026-11-04 physics.optics
Modelling spatio-temporal dynamics of chiral coupling of quantum emitters to light fields in nanophotonic structures
放置在纳米光子结构中的量子发射器可以导致非互易现象，如手性光激发。在这里，我们提出了一个理论模型来耦合的圆极化发射器描述的密度矩阵形式主义的电磁场内的时域有限差分（FDTD）模拟。特别是，我们讨论了如何实现复杂的电场的模拟，利用旋转波近似。通过将我们的模型应用于介质波导中的量子发射器和光环行器，我们展示了量子系统的激发如何依赖于它的位置和偏振。反过来，反向耦合可以导致强烈的非对称光激发。我们的框架和结果将有助于更好地理解包含量子发射器的纳米光子结构中光场的时空动力学。
2022-11-15 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph physics.optics
Engineering continuous and discrete variable quantum vortex states by nonlocal photon subtraction in a reconfigurable photonic chip
研究了光波导中双模和N模纠缠量子态的产生。为此，我们提出了一个量子光子电路，产生一个可重构的叠加光子减法两个单模压缩态。在后选择条件下，得到了可能用于量子信息处理的连续变量或离散变量纠缠态。同样，嵌套导致更高维度的纠缠与类似的设计，使非高斯连续变量集群状态的产生。此外，我们通过光的量子涡旋态的产生显示了设备的操作，并提出了一个集成的设备，测量它们的顺序和手性。最后，我们利用光场分布、维格纳函数和对数负性研究了该方案产生的量子态的非高斯性、非经典性和纠缠性。
2020-05-04 physics.optics quant-ph
NumBAT: The integrated, open source Numerical Brillouin Analysis Tool
我们描述NumBAT，一个开源的软件工具，用于模拟任意截面的波导中的受激布里渊散射。它通过易于使用的Python前端提供光学和弹性色散关系、场分布和增益的快速计算。此外，我们还提供了一组开放且可扩展的标准问题和参考资料，以便于NumBAT与后续工具进行基准测试。需要这样的资源来帮助解决现有的公式和执行之间的差异，并促进文献中的结果之间的比较。由此产生的标准化测试框架将使社区获得新算法的信心，并将提供一个共同的工具，比较实验设计的光声波导。
2018-11-26 physics.optics
Mesa-top quantum dot single photon emitter arrays: growth, optical characteristics, and the simulated optical response of integrated dielectric nanoantenna-waveguide systems
纳米光子量子信息处理系统需要空间有序的、光谱均匀的单光子源（SPS），其与共同设计的光操纵元件集成在芯片上，提供发射速率增强、发射光子引导和无损传播。为了这个目标，我们考虑包括SPS阵列的系统，每个SPS耦合到基于电介质构建块（DBB）的多功能光操纵单元（LMU）。对于SPS阵列，我们报告触发单光子发射从GaAs（001）/InGaAs单量子点（SQDs）选择性生长在纳米台面上使用的方法的衬底编码的尺寸减小外延（SESRE）。系统的温度和功率依赖的光致发光（PL），PL激发，时间分辨PL，和发射统计研究揭示了高光谱均匀性和单光子发射在8 K与g（2）（0）的0.19 ± 0.03。基于SESRE的SPS阵列，在生长平坦化覆盖层之后，容易与随后使用2D光子晶体方法或如本文理论上研究的基于DBB的LMU制造的LMU集成。我们报告的模拟光学响应的SPS嵌入DBB为基础的纳米天线波导结构的多功能LMU。发射速率增强、引导和无损传播的多个功能源自调谐到980 nm的SPS目标发射波长的基于相互作用DBB的LMU的相同集体米氏共振（主要是磁性的）的行为。模拟利用分析方法，提供物理洞察所获得的数值结果。总之，结合实验和建模演示打开了一个丰富的方法来实现共同设计的片上集成SPS-LMU，反过来，作为集成纳米光子信息处理系统的基本元素。
2017-01-06 physics.optics
Broadly tunable quantum-enhanced Raman microscopy for advancing bioimaging
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Danish Fundamental Metrology（丹麦基础计量）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）
本研究提出了一种量子增强的拉曼显微镜，通过幅度压缩光实现广谱可调，显著提升了生物成像的信噪比和灵敏度。
2026-03-10 physics.optics quant-ph
Bosonic Mpemba effect with non-classical states of light
本研究在量子光学领域利用非经典光态预测了玻色子姆潘巴效应，发现光场弛豫动力学受初始光子统计影响，经典相干态与Fock态等非经典光态的衰减对比可观测到该效应，拓展了纯量子类姆潘巴效应的研究范畴。
2024-10-27 physics.optics quant-ph
Distillation of Squeezing using a pulsed engineered PDC source
混合量子信息处理通过实现由光子计数和零差测量组成的协议来结合离散和连续变量协议的优点。然而，脉冲源的模式结构和检测方案的性质通常需要使用光学滤波器，以便在共同的实验中结合两种检测方法。这限制了实验的效率和总体可实现的压缩。在我们的工作中，我们使用光子减法来实现非线性波导中的脉冲压缩态的蒸馏，该脉冲压缩态源自真正的空间和时间单模参量下转换源。由于蒸馏，我们见证了$0.17~\mathrm{dB}$从初始压缩值$-1.648 \pm 0.002~\mathrm{dB}$的改善，同时实现了$0.58$的纯度，并通过高阶累积量证实了蒸馏态的非高斯性。有了这个，我们证明了源的适用性可扩展的混合量子网络应用与脉冲量子光。
2020-10-06 physics.optics quant-ph
Tunable quantum interference using a topological source of indistinguishable photon pairs
量子光源，特别是在所有自由度上都不可区分的相关光子对，是实现连续变量量子计算和诸如高斯玻色子采样的范例的基本资源。纳米光子系统提供了一个可扩展的平台，用于实现不可区分的相关光子对的源。然而，这样的源到目前为止依赖于使用单个组件，例如单个波导或环形谐振器，这提供了有限的能力来调谐光子之间的光谱和时间相关性。在这里，我们展示了使用的拓扑光子系统，包括一个二维阵列的环形谐振腔产生不可区分的光子对动态可调的光谱和时间的相关性。具体来说，我们实现了双泵自发四波混频在这个阵列的硅环谐振器，具有拓扑边缘状态。我们表明，在一个宽的带宽的边缘状态的线性色散允许我们调整的相关性，因此，光子之间的量子干涉，通过简单地调整两个泵浦频率的边缘带。此外，我们证明了所产生的光子之间的能量-时间纠缠。我们还表明，我们的拓扑源是固有的保护制造障碍。我们的研究结果为可扩展和可调谐的压缩光源铺平了道路，这些光源对于使用连续变量的量子信息处理来说是不可或缺的。
2021-01-20 physics.optics quant-ph
