Selective truncations of an optical state using projection synthesis
可以使用投影合成来实现光场的Fock态展开的选择性截断。该过程通过条件测量和隐形传态从输入场中去除预定的Fock态。提出了一种基于多端口干涉的投影合成方法。该方案既可作为广义的量子剪刀器件，滤除光子数大于预定值的Fock态，又可作为量子打孔器件，选择性地去除在输入光场Fock态展开中产生空穴的特定Fock态。
2006-05-16 quant-ph
Quantum storage of single-photon and two-photon Fock states with an all-optical quantum memory
量子存储器是实现高效量子协议的关键要素。在连续变量域中，这样的存储器需要具有接近1的效率。此外，需要存储在存储之后呈现负维格纳函数的复杂量子态。报道了一种全光量子存储器的实现：实现了单光子和双光子Fock态的高量子效率存储。对于单光子和双光子Fock态，重构态的Wigner函数分别在$\sim 0.75~μs$和$\sim 0.61~μs$之后为负.据我们所知，这是第一次展示了具有多个光子的非高斯态的存储，代表了迈向混合量子协议的关键一步。
2018-10-17 quant-ph
Entangled Fock states for Robust Quantum Optical Metrology, Imaging, and Sensing
我们提出了一类路径纠缠光子Fock态，用于在存在损耗的情况下进行稳健的量子光学计量、成像和传感。我们模型的传播损耗与分束器，并推导出一个减少密度矩阵形式主义，我们研究光子损失如何影响相干性。结果表明，特定的纠缠数态，其中包含一个特殊的叠加的两个手臂的马赫-曾德尔干涉仪的光子，是弹性的环境退相干。我们证明了一个数量级更大的可见性与损失，比可能与N 00 N状态。我们还表明，检测方案的有效性与超分辨率可见性有关。
2008-08-15 quant-ph
Synthesis and tomographic characterization of the displaced Fock state of light
通过叠加脉冲光单光子Fock态，合成了电磁场的位移Fock态|1>在高反射分束器上具有相干态，并通过量子零差层析成像完全表征。重建揭示了位移Fock态的高度非经典性质，如维格纳函数的负性和光子数振荡。这是第一次在高度非经典的光学状态下进行完整的层析重建。
2002-02-27 quant-ph
Strategies for choosing path-entangled number states for optimal robust quantum optical metrology in the presence of loss
为了获得最佳的路径纠缠光子Fock态，用于稳健的量子光学计量与宇称检测，我们计算相位信息的有损干涉仪使用孪生纠缠Fock态。结果表明：（a）当损耗小于50%时，具有较大光子数差的孪生纠缠Fock态具有较高的可见度;当损耗大于50%时，具有较小光子数差的孪生纠缠Fock态具有较高的可见度;（b）在有耗环境中，具有较大光子数差的孪生纠缠Fock态具有亚散粒噪声极限的相位检测灵敏度。这一结果提供了一个参考，什么特定的路径纠缠福克态是有用的现实世界的计量应用。
2012-04-22 quant-ph
Determinisitic Optical Fock State Generation
提出了一种在高精细度光腔中从N个三能级原子中确定性地产生N光子Fock态的方案。该方法应用一个外部激光脉冲产生一个$N$ -光子输出态，同时使原子-腔系统保持在光学暗态的子空间内。我们提出了分析估计的误差，由于从这些暗态的振幅泄漏一般N，并比较它与N \leq 5的数值模拟的明确结果。所示的方法提供了一个强大的N-光子态源在各种实验条件下，是适合于实验实施使用云的冷原子磁捕获在一个腔。所得到的N光子态在非经典态的基础研究和量子信息处理中具有潜在的应用。
2002-11-20 quant-ph
Generation of optical Fock and W states with single-atom-based bright quantum scissors
我们介绍了一个多步骤的协议，光学量子态工程，执行确定性的“亮量子剪刀”（BQS），即截断任意输入的量子态至少有一定数量的光子。该协议利用单光子脉冲，并基于单光子拉曼相互作用的效果，这是实现与一个单一的三能级$Λ$系统（例如，一个单一的原子）Purcell增强的单侧腔。该协议的一个步骤实现了玻色子湮灭算子的逆。该协议的多次迭代可以用于确定性地生成W状态的单光子链。可替代地，在适当的预告之后，该协议可以用于生成福克状态光脉冲。该协议可以作为一个有用的和通用的构建块的先进的光量子态的产生是至关重要的量子通信，分布式量子信息处理，和全光量子计算。
2019-04-17 quant-ph
Quantum Nondemolition Measurement and Heralded Preparation of Fock States with Electromagnetically Induced Transparency in an Optical Cavity
本文提出了一种利用电磁感应透明动力学（EIT）实现量子非破坏（QND）测量和制备Fock态的方法。囚禁在光学腔中的原子系综在两个连续经典外场的作用下形成稳态EIT。当腔中注入一个弱相干场时，EIT系统由于腔注入光子与原子之间的色散耦合而脱离稳态，进入瞬态动力学。由于在瞬态动力学过程中，原子介质的含时线性极化率Im[X（t）]的虚部明显依赖于光子数n，因此测量探测场透射率的变化可以用于小光子数的QND测量，从而以一种预示的方式产生光子Fock态，特别是单光子态。
2012-03-29 quant-ph
Optical-state truncation and teleportation of qudits by conditional eight-port interferometry
Pegg等人（1998 Phys.Rev.Lett. 81，1604）使得能够将输入光场的Fock状态扩展截断为仅量子位和qutrit（三维）状态。在这里，提出了一种广义剪刀装置使用八端口光学干涉仪。在基于光子计数结果的后选择之后，干涉仪通过在其Fock态展开的第（d-1）项处截断输入场（d=6）来实现qudit（d维）态的生成和隐形传态。选择性截断的例子，这可以被解释为一个Fock状态过滤和Fock空间中的输入光场的烧孔，进行了讨论。讨论了由于光子计数不完善而导致的截断的恶化，包括效率低下、暗计数和光电探测器的实际光子数分辨率。
2005-12-30 quant-ph
Optical estimation of unitary Gaussian processes without phase reference using Fock states
由于一般高斯过程是相位敏感的，因此需要稳定的相位基准来利用此特性。当由于被测样品的挥发性或测量的技术限制而缺少参考时，所产生的过程在相位上看起来是随机的。在此条件下，我们考虑两个单模高斯过程：位移和压缩。我们表明，这两个可以有效地估计使用光子数态和光子数分辨探测器。对于位移和压缩的单独估计，即使对于估计参数的任意小值和在实际损失下，数百个探针的系综的实际估计误差也可以使Cramér-Rao界饱和。利用Fock态进行位移估计，在能量等效和最优观测的条件下，总是优于利用高斯态进行位移估计。对于压缩的估计，Fock态优于高斯方法，但只有当它们的能量足够大时。最后，我们证明了Fock态也可以用来同时估计位移和压缩。
2020-12-22 quant-ph
High-efficiency single-photon Fock state production by transitionless quantum driving
单光子源是光量子信息处理的关键器件之一。与通常的通过受激拉曼绝热过程获得单光子辐射不同，本文提出了一种利用无跃迁量子驱动技术在通常的原子-腔系统中按需产生光学Fock态的方法。本建议有效地抑制了不必要的，但实际上不可避免的非绝热过渡在以前的绝热计划。因此，即使在存在各种原子和腔耗散的情况下，通过本技术的福克态产生的效率也可以显著地高。
2014-12-12 quant-ph
Inefficiency of classically simulating linear optical quantum computing with Fock-state inputs
Aaronson和Arkhipov最近使用计算复杂性理论来论证经典计算机很可能无法有效地模拟具有任意Fock状态输入的线性、多模、量子光学干涉仪[Aaronson和Arkhipov，Theory Comput. 9，143（2013）]。在这里，我们提出了一个基本的论点，只利用量子光学技术。我们明确地构建这样的干涉仪的希尔伯特空间，并表明其尺寸与所有的物理资源呈指数级。我们还用一个简单的例子说明了量子理论的薛定谔和海森堡图像虽然在数学上等价，但在计算上一般是不等价的。最后，我们得出结论，我们的论点通过比较多粒子玻色子费米干涉仪的对称性要求，并使用简单的物理推理，连接的nonsimulatability的玻色子设备的计算永久的一个大矩阵的复杂性。
2014-02-18 quant-ph
Observing optical coherence across Fock layers with weak-field homodyne detectors
光学模式的量子特性通常通过观察它们的光子统计或它们的正交分布来评估。粒子和波的行为都传递了重要的信息，每一种都可以作为量子增强技术的资源。弱场零差探测提供了一种结合波和粒子描述的方案。在这里，我们表明，它是可以观察到的波动性质，如跨Fock基状态的光学相干性在来自离散光子计数的检测统计。我们用两个弱场零差探测器对两类双模纠缠态的每一个模进行了实验研究。此外，我们在推广的贝尔不等式的背景下，从理论上描述了弱场零差探测对双模压缩态的响应。我们的工作表明，这种技术作为一种工具的混合连续/离散变量协议的现象，明确结合了这两种方法的潜力。
2015-06-15 quant-ph
A Fock state lattice approach to quantum optics
我们分析了一组经常出现在量子光学设置的模型，通过表示他们的哈密顿量的Fock态晶格。这种模型的自由度很少，加上系统的对称性，使得新兴的福克态晶格相当简单，这样它们就可以与凝聚态社区的已知晶格模型联系起来。这为已知的量子光学系统提供了新的线索。虽然我们提供了一个相当长的模型及其相应的福克态晶格的列表，我们选择了一些，以证明该方法的强度。三模玻色子模型，例如，示出显示分形谱，和手征演化的Fock态晶格的特征在于沿对称轨迹遍历本地化分布。在第二个例子中，我们考虑中心自旋模型，它产生一个福克态晶格让人想起SSH模型托管拓扑边缘状态。我们进一步展示了晶格模型中的平带现象如何在相关的福克态晶格中表现出来，这些晶格可以与所谓的暗态相联系。
2022-03-25 quant-ph
Generating Gottesman-Kitaev-Preskill qubit using a cross-Kerr interaction between a squeezed light and Fock states in optics
Gottesman-Kitaev-Preskill（GKP）量子比特具有良好的抗噪性和可扩展性，是光学连续变量容错量子计算的重要组成部分。然而，光学GKP量子比特制备中的主要问题之一是难以获得非线性。交叉克尔相互作用是这种非线性的有希望的候选者之一。没有现有的方案使用交叉克尔相互作用来产生用于FTQC的光学GKP量子比特。在这项工作中，我们提出了一种GKP量子比特的产生方法，利用压缩光与叠加态Fock之间的交叉克尔相互作用。我们的数值计算表明，GKP量子比特与10分贝可以产生的平均纯度为99.99和99.9%，成功概率分别为2.7%和4.8%。因此，当我们获得足够的辅助Fock态和交叉Kerr相互作用的制备技术时，我们的方法有可能产生具有FTQC所需质量的光学GKP量子比特。
2022-02-01 quant-ph
Dissipative phonon Fock state production in strong nonlinear optomechanics
提出了一种确定性耗散方案，用于在非线性量子光机械器件中制备声子Fock态。该系统是由一个机械模式通过辐射压力与光场相互作用，而光模式是激光驱动的解决蓝边带制度。为了使我们的结果易于处理，我们已经切换到一个相互作用的图片在一个位移的基础上，有效的哈密顿量表现出选择性的光子-声子相互作用明确。在适当的参数调整后，类似于腔冷却方案，量子演化允许通过将光学激发动态地导向目标声子状态来将机械自由度转向所需的Fock状态。数值结果，包括退相干的机械和光学自由度，显示出相当强大的良好和坏腔制度的结晶度超过$95\%$。最后，表征所实现的非经典性，以及我们的协议在实验参数下的局限性和可行性，也进行了分析。
2019-01-31 quant-ph
Rydberg Superatom Interface for Topological Microwave-to-Optical Photon Conversion in Fock-State Lattices
本文提出一种由里德伯超原子介导的拓扑保护微波-光转换方案，通过双模JC架构构建交联Fock态晶格并映射到扩展SSH模型，利用光子数依赖的拓扑相变实现鲁棒高效的单光子跨频转换。
2025-04-10 quant-ph
Tailoring the correlation and anti-correlation behavior of path-entangled photons in Glauber-Fock oscillator lattices
我们证明了在一类新的动态光学系统--所谓的Glauber-Fock振子晶格中，单光子和双光子的复苏是可能的。在这些阵列中，布洛赫样振荡和动态离域都可以发生，可以用封闭形式描述。路径纠缠光子的聚束和反聚束响应可以预先设计在这样的耦合光学安排和模仿费米行为在这个家庭的晶格的可能性也被认为是。我们阐明这些影响通过相关的例子，我们讨论了实验观察这些量子相互作用的前景。
2011-10-11 quant-ph
Nonclassical light in coupled optical systems: anomalous power distribution, Fock space dynamics and supersymmetry
我们研究了耦合光学结构中光的非经典态的动力学，并展示了一些与这种结构相关的有趣的特征。通过对角化系统的哈密顿量，我们表明，这些几何可以支持本征态具有反常的光强分布，没有经典的对应。这些特征可能为在量子水平上操纵光流提供新的途径。通过将哈密顿算子投影到不同光子激发数的Hilbert子空间上，我们证明了相干输运、态局域化和表面Bloch振荡等过程都可以在Fock空间中发生.此外，我们还证明了Fock空间流形的哈密顿表示只差一个光子，它们服从一个离散的超对称关系
2013-06-24 physics.optics quant-ph
Quantum state reconstruction of the single-photon Fock state
利用相位随机化脉冲光学零差层析方法重建了单光子光脉冲的量子态。单光子Fock态|1>是使用对在参数下转换过程中产生的光子对的条件测量来制备的。得到了相位平均电场幅值的概率分布，具有强非高斯形状，总探测效率为（55 ± 1）%。从这个分布重建的角度平均维格纳函数显示出强烈的下降，达到经典的不可能的负值周围的相空间的起源。
2001-06-15 quant-ph
Generation of multi-photon Fock states at telecommunication wavelength using picosecond pulsed light
The University of Tokyo（东京大学）；National Institute of Information and Communications Technology（信息通信研究机构）；RIKEN Center for Quantum Computing（理化学研究所量子计算中心）
本文首次在电信波长C波段利用皮秒脉冲光生成多光子Fock态，并通过相干解调成像技术验证其Wigner负性。
2024-05-14 quant-ph
Spectral structure and decompositions of optical states, and their applications
我们讨论了多光子态的光谱结构和分解。通常“多光子态”和“福克态”被认为是同义词。然而，当光谱自由度包括在内时，情况就不是这样了，“多光子”态的类别比“福克”态的类别广泛得多。我们讨论了一个国家被认为是一个福克态的标准。然后，我们解决的分解成基地的正交本征模的一般多光子状态，建立在现有的多模理论，并介绍了占领数表示，提供了一个优雅的描述，在许多情况下，简化了计算。最后，我们应用这种技术的几个例子的情况下，这是高度相关的最先进的实验。其中包括Hong-Ou-Mandel干涉、光谱滤波、有限带宽光电探测、零差探测以及薛定谔Kitten态和Fock态的条件制备。我们的技术允许非常简单的描述这些例子中的每一个。
2008-03-04 quant-ph
Fock Space Perspective on Optimal Heralding Schemes
本文研究了线性光学量子计算中最优预言方案的设计。由于[Phys. Rev. A100，022301; arXiv：1901.06178]的线性光学可行性标准，该问题允许在相关Fock空间中制定单位保真度。提出了相应的解决方法。作为应用，我们考察了几种已知的Bell态产生方案的最优性.结果表明，在六个模式和两个辅助光子的情况下，成功率2/27是次优的。
2021-08-20 quant-ph
Generation and Measurement of Nonclassical States by Quantum Fock Filter
我们研究了一种新的光学设置，它能够选择一个特定的Fock组件从一个通用的输入状态。该装置允许合成数态和少数数态的叠加，并测量光子分布和一般输入信号的密度矩阵。
1999-04-19 quant-ph
On-demand generation of entanglement of atomic qubits via optical interferometry
在光干涉的框架内，研究了单原子量子比特通过公共光子通道按需产生纠缠的问题。如预期的那样，对于以相干激光束作为输入的马赫-曾德尔干涉仪，需要高精细度的光学腔来克服对自发发射的敏感性。然而，我们表明，与双福克输入，有用的纠缠可以在原则上创建没有腔增强。这两种方法都需要单光子分辨探测器，最好的结果将通过结合腔反馈和双福克输入。这种方法可以允许使用双光子输入和当前可用的反射镜和检测器技术的$.99$的保真度。此外，我们研究了基于NOON状态的干涉仪，并表明它们的性能类似于双福克状态，但不需要高精度的光电探测器。目前的干涉方法可以作为一个通用的，可扩展的电路元件的量子信息处理，从快速量子门，确定性隐形传态，纠缠交换$etc.$，可以实现与援助的单量子比特操作。
2008-03-24 quant-ph
Quantum Steganography via Coherent and Fock State Encoding in an Optical Medium
该研究提出在光学信道中利用 Fock 态和相干态、并以热噪声为伪装的量子隐写通信方案，给出全能窃听者条件下的效率界及无噪声信道的编码与纠错方法。
2024-02-10 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum state engineering on an optical transition and decoherence in a Paul trap
在Paul阱中，单个Ca+离子以高达99.9%的概率被冷却到振动的基态。从这个福克州开始|n=0>我们证明了对光学跃迁的相干量子态操纵。在1.4ms内观察到多达30个拉比振荡。我们发现，在离子制备后，|n=1> Fock态。光态操纵的相干性只受激光和环境磁场涨落的限制。运动加热已被测量为低至190 ms内的一个振动量子。
1999-09-13 quant-ph
Fock space exploration by angle resolved transmission through quantum diffraction grating of cold atoms in an optical lattice
光在光晶格中的透射或衍射是研究超冷原子系统的一个重要手段。光晶格势的周期性质非常类似于真实空间中的衍射光栅的结构，但是加载有与入射电磁波相互作用的强相关量子多体状态，这是控制通过这种量子介质的光传输或色散的性质的特征。在本文中，我们表明，随着腔模和光晶格之间的相对角度的变化，通过这种腔的透射光谱的峰值也改变，反映在照明网站的原子的统计分布。因此，这种量子衍射光栅的角分辨透射光谱可以提供关于这种光学腔中的超冷原子的多体量子态的Fock空间结构的大量信息，这些信息可以在现有技术实验中进行探索。
2012-05-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Long-distance teleportation of atomic qubit via optical interferometry
在马赫-曾德尔光学干涉仪的框架下研究了单原子量子比特通过公共光子通道的远距离隐形传态问题。正如预期的那样，当相干态用作输入时，需要高精细度光学腔来克服对自发发射的敏感性。然而，我们发现，一个数压缩的光场在一个twin-Fock态，原则上可以创建有用的纠缠没有腔增强。这两种方法都需要单光子计数探测器，最好的结果是通过结合腔反馈与双福克输入。这种方法可以允许使用双光子输入和当前可用的反射镜和检测器技术的$.99$的保真度。此外，该方法可以方便地扩展到产生多点纠缠和纠缠交换，这两者都是量子网络中的必要条件。
2006-09-27 quant-ph
Optimal linear-optical interferometers for unitary t-designs in a multi-photon Fock space
M. V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立罗蒙诺索夫大学）；Russian Quantum Center（俄罗斯量子中心）
该研究针对多光子福克空间，以框架势为目标优化线性光学干涉仪，发现酉1-设计参数按2d缩放，开发了光子数估计协议，浅干涉仪可重现哈尔平均一阶矩。
2026-11-05 physics.optics quant-ph
Electro-optic conversion of itinerant Fock states
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究院）
本研究展示了超导量子比特生成游走单微波光子并实现其光学转换，为分布式量子技术和异构量子系统的发展提供了新途径。
2026-01-31 quant-ph
On-Chip Microwave Fock States and Quantum Homodyne Measurements
我们提出了一种基于量子光学拉曼激发方案将亚稳态基于通量的量子比特耦合到微谐振器的方法，该方案允许确定性地产生静止和传播的微波Fock态和其他弱量子场。此外，我们介绍了一个合适的微波量子零差技术，没有光学对应物，使相关领域的可观测量，即使在存在噪声放大设备。
2006-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Maser and Laser Action with One Atom
我们提出了一个理论，它可以解释微脉塞以及它的光学对应物，微激光器，适当的值的耗散参数。结果表明，在这两种情况下，腔辐射场都可以具有亚泊松光子统计。进一步分析了辐射场是否可能达到Fock态。微激光器由于其在光频率处产生跃迁的激光能级的阻尼而被排除在这种分析之外。因此，我们把我们的注意力集中在微脉泽和我们的精确模拟的动力学表明，它是不可能产生的Fock态的腔辐射场。
2003-07-30 quant-ph
The role of photon-number pulses in the operation of a simple light diode
量子技术光学平台面临的挑战之一是（最终）实现晶体管。难以实现的功能是整流：使在一个方向上传播的光束透射，另一个方向反射。在这里，我们采取了一个简单的模型，这样的整流装置，a.k.a.~光学二极管，由两个具有不同失谐量的原子与一维波导中的光相互作用组成。在以前的研究中，人们发现，高整流效率可以实现与相干态，而它声称，该设备不能纠正单光子Fock态。在本文中，我们阐明了这种二极管的功能。值得注意的是，我们表明，跨Fock基地在输入状态的相干性不起任何作用，因此，该设备的整流性能只取决于它的行为上的Fock状态。在这个过程中，我们表明，一些单光子整流预测时，无限长脉冲的限制是不采取的。
2021-12-02 quant-ph
Tensor-network approach to quantum optical state evolution beyond the Fock basis
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Russian Quantum Center, Skolkovo（俄罗斯量子中心（斯科尔科沃））；Quantum Research Center, Technology Innovation Institute（技术创新研究所量子研究中心）
提出张量网络方法，利用矩阵乘积态高效模拟非线性光学系统的连续变量量子动力学，在强泵浦场下实现高压缩比并准确再现基准结果。
2026-08-13 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Quantum state truncation using an optical parametric amplifier and a beamsplitter
基于非简并光学参量放大器和分束器的联合作用，提出了一种在Fock基（量子剪刀）下的量子态截断方案。与以前提出的基于线性光学的量子剪刀器件依赖于可靠的Fock态源不同，我们的方案只需要容易获得的高斯态，如相干态输入（包括真空态）。在全局状态中执行光电检测之后生成截断状态。我们发现，取决于两个光电探测器中的每一个被定位在哪个输出端口，可以产生不同类型的截断状态：i）具有最大Fock数$N$的状态，或者ii）具有最小Fock数$N$的状态。为了说明我们的方法，我们讨论了一个例子，有作为输入状态的相干态的分束器和真空状态的放大器，并表明，由此产生的截断状态显示非经典特性，如亚泊松统计和压缩。我们使用Wigner-Yanase斜信息测度来量化生成态的非经典程度。对于互补性，我们讨论了协议的效率，例如，产生概率以及诸如探测器的量子效率和暗计数率之类的缺陷的影响。
2021-09-24 physics.optics quant-ph
Multi-phonon Fock state heralding with single-photon detection
研究允许前向布里渊散射的光机械系统，通过求解薛定谔方程和Lindblad主方程，提出利用单光子探测结合频率滤波来预示制备多声子Fock态，并给出了量子层析方法。
2024-07-26 physics.optics quant-ph
