Quantum key distribution using different-frequency photons
Bao-Sen Shi, Yun-Kun Jiang, Guang-Can Guo
本文提出了一种利用不同频率的光子对密钥进行编码的量子密钥分发方案。这些不同频率的光子是由一个声光调制器和两种窄带滤波器产生的。该方案在实践中是可行的。
In this paper, we present a scheme for quantum key distribution, in which different-frequency photons are used to encode the key. Thses different-frequency photons are produced by an acoustic-optical modulator and two kinds of narrow filters . This scheme may be implementable in practice.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Photons with tunable spectral shapes: The transition from frequency anticorrelated to correlated photon pairs
我们提出了一个实验演示的纠缠光子对的频率相关的完全控制。光子对的联合光谱从在频率上表现出相干关系的光子到在频率上表现出相关性的光子连续变化，通过不相关光子的情况。即使用超快激光作泵浦，也能获得高纠缠的频率相关光子对。在不改变波长和非线性晶体的情况下，得到了不同类型的关联。
Two-photon Hong-Ou-Mandel interference and quantum entanglement between the frequency-converted idler photon and the signal photon
本文从理论上分析了频率上转换对纠缠光子对二阶量子关联的影响，证明在一般条件下关联可被保留，并研究了转换后闲频光子与信号光子的Hong-Ou-Mandel干涉，发现干涉可见度随频率转换幅度和光子频率间隔变化。
Quantum-State Purity of Heralded Single Photons Produced from Frequency-Anti-Correlated Biphotons
我们分析了由频率反关联双光子产生的预示单光子的量子态纯度。我们发现，时频域的量子态纯度强烈依赖于光子探测器的响应时间不确定性，而响应时间不确定性预示着成对光子的产生。当触发响应时间远小于双光子相干时间时，预示单光子的时频量子态纯度接近于1，预示单光子处于接近纯态。如果触发响应时间比双光子相干时间长得多，那么预示的光子就会被投射到混合态。利用时频纠缠，可以产生和设计具有明确的时间波函数或频率叠加态的单光子。这种时间-频率纠缠允许通过非局域光谱调制来塑造预示的单光子。
Pure Single Photons from Scalable Frequency Multiplexing
我们演示了多光子干涉使用资源有效的频率复用方案，适用于量子信息应用程序，需要多个不可区分的和纯的单光子。在我们的源中，频率相关的光子对在很宽的频率范围内产生的脉冲参量下转换。使用一个光子的频率分辨检测来控制施加到其伙伴的电光频移，制备预定频率的不可区分的单光子。测量的光子统计数据表明，多路复用增加了传递单个光子的概率，而没有相应地增加多光子事件。连续输出的干涉被用来限制单光子纯度，并证明发射光的非经典性质。
Quantum cryptography based on photon ``frequency'' states: example of a possible realization
提出了一种利用不同频谱的单光子态作为信息载体的量子密码体制。一个可能的实验实现的密码系统进行了讨论。
Frequency-Domain Quantum Interference with Correlated Photons from an Integrated Microresonator
量子信息的频率编码与光纤和集成光子技术一起可以显著降低实现全光子量子网络的复杂性和资源需求。单光子频域处理的关键挑战是在一定带宽范围内实现不同频率的量子光场之间的相干和选择性相互作用。在这里，我们报告频域Hong-Ou-Mandel干涉与基于芯片的微谐振器产生的光谱不同的光子。利用四波混频实现了有源频率分束器，实现了$0.95 \pm 0.02$的干涉振荡。我们的工作建立了四波混频作为选择性高保真双光子操作的工具，在频域中，与集成的单光子源相结合，提供了一个构建模块的频率复用光子量子网络。
Frequency-Time Multiplexing for Near-Deterministic Generation of n-Photon Frequency-Bin States
本文提出利用频率-时间复用技术，通过光学量子记忆和光纤布拉格光栅反射器阵列，实现近确定性生成n光子频率-bin状态，可高效产生8光子态。
Pairs of photons entangled in their time-frequency degree of freedom are of great interest in quantum optics research and applications, due to their relative ease of generation and their high capacity for encoding information. Here we analyze, both theoretically and experimentally, the behavior of phase-insensitive spectrally-resolved interferences arising from two pairs of time-frequency entangled photons. At its core, this is a multimode entanglement swapping experiment, whereby a spectrally resolved joint measurement on the idler photons from both pairs results in projecting the signal phot…
Photon Frequency Entanglement Swapping
我们提出了一个简单的基于非线性晶体的光学方案，用于实验实现两个独立双光子之间的频率纠缠交换。
Precise tuning of single-photon frequency using optical single sideband modulator
保持单光子量子特性的频率变换是实现光子量子通信系统灵活组网的重要技术。在这里，我们展示了一个灵活的计划，接口不同颜色的光子使用光学单边带（OSSB）调制器。通过改变驱动调制器的射频信号，我们可以很容易地改变和精确地调整单光子的频率。利用OSSB调制器，我们成功地消除了非简并光子对的频率可调性，获得了可见度超过90%的Hong-Ou-Mandel干涉。我们还证明了可重复性的水平可以通过OSSB调制器精确地控制。我们期望OSSB调制器能为实现先进的量子信息系统提供一个简单而灵活的光子接口。
Photonic quantum information processing using the frequency continuous-variable of single photons
本文利用频率与正交分量的数学类比，将Hong-Ou-Mandel效应推广至频率域，提出基于频率工程化双光子态的干涉策略以实现随模式数反比缩放的相位精度增强，并推广了高斯玻色子采样模型。
Generation of Frequency-Tunable Shaped Single Microwave Photons Using a Fixed-Frequency Superconducting Qubit
本文提出将微波谐振器视为带通滤波器，利用固定频率超导量子比特和失谐驱动生成频率可调的整形单微波光子，实现40 MHz调谐范围和约95%的状态与过程保真度。
Erasing Distinguishability Using Quantum Frequency Up-Conversion
利用单光子频率上转换，成功地消除了两个单光子的频率可分辨性。利用色散位移光纤中自发四波混频产生的频率非简并光子对，模拟了两个处于相同时间模式但不同频率模式的通信波段单光子。这些光子的频率被转换为相同的频率，通过使用和频率产生过程中的周期性极化的锂离子酸盐波导，同时保持其时间的不可分辨性。结果，在Hong-Ou-Mandel量子干涉实验中，两个转换光子呈现出非经典的凹陷。本方案将为使用各种波长的光子的联网量子信息系统增加灵活性。
Spectroscopy by frequency entangled photon pairs
利用自发参量下转换产生的频率纠缠宽带光子对进行量子光谱学研究。将吸收性样品放置在闲频光子检测器的前面，并且通过衍射光栅分辨信号光子的频率。用符合计数法测量了样品的吸收光谱，其结果与经典光源下的普通分光光度计测量结果一致。
Controllable single-photon frequency converter via a one-dimensional waveguide
我们提出了一种通过一维波导耦合到$V$型原子的单光子频率转换器。按需经典场允许原子吸收一个给定频率的光子，然后发射一个携带频率不同于吸收频率的光子。吸收和再发射过程被公式化为双通道散射过程。研究了两种实际物理系统中的单光子频率转换机制：具有余弦色散关系的耦合谐振腔波导和具有线性色散关系的光波导。我们发现在耦合谐振腔波导中驱动场较弱，而在光波导中驱动场可以任意强，以达到一定的光传输效率。
Cancelation of dispersion and temporal modulation with non-entangled frequency-correlated photons
所谓的色散抵消（Opt.Express 17，19244，2009）和时间相位调制（Phys.Rev.Lett. 103，163601，2009）通常归因于两个频率相关光子之间的频率纠缠的存在。在本文中，它表明，通过引入适量的色散或非纠缠光子之间的相位调制，也有可能观察到这些效果。事实上，它被发现的色散抵消或时间相位调制的抵消的观察的相关特性是光子之间的某些频率相关性的存在。
Single-photon frequency conversion in nonlinear crystals
从理论上讨论了单光子在非线性晶体中的频率转换。损失和噪声包括在一个海森堡-朗之万形式主义的传播光子场。我们计算了当输入是单光子训练脉冲串时，频率转换光的一阶和二阶关联函数。该模型允许识别对非线性器件的要求，以便将其集成到量子网络中。
Quantum Storage of Frequency-Multiplexed Heralded Single Photons
我们报道了集成激光写入稀土掺杂波导中的频率复用单光子的量子存储。单光子包含15个离散的频率模式，间隔为261 MHz，跨度为4 GHz。它是从通过腔增强自发下转换产生的非简并光子对获得的，其中预告光子在电信波长处，预告光子在606 nm处。利用原子频率梳（AFC）方案，通过在晶体的非均匀加宽内创建多个梳，将频率多模光子存储在掺杂镨的波导中。由于AFC方案的固有时间多模态性，每个频谱仓包括9个时间模式，使得存储的模式的总数约为130。我们证明了这种存储保留了单光子的非经典特性及其归一化的频谱。
Tunable single-photon frequency conversion in a Sagnac interferometer
我们研究了五能级发射体与Sagnac干涉仪耦合的单光子频率转换。结果表明，在理想条件下，无论是共振还是非共振情况下，都可以获得单位转换效率。特别地，输出光子的频率可以由外部驱动场的频率和拉比频率控制。
Frequency Bin Entangled Photons
单色激光泵浦参量下转换晶体产生频率纠缠光子对。我们通过实验研究了这种频率纠缠光子在电信波长（约1550 nm）与纤维光学组件，如电光相位调制器和窄带频率滤波器。我们的方法所依据的理论是通过引入频率仓纠缠的概念来发展的。我们的研究结果表明，相位调制器的地址相干高达11个频率箱，导致干涉图案，可以违反贝尔不等式适合我们的设置超过5个标准偏差。
Frequency-multiplexed quantum communication usually requires a single-shot identification of the frequency mode of a single photon . In this paper, we propose a scheme that can identify the frequency mode with high-resolution even for spontaneously emitted photons whose generation time is unknown, by combining the time-to-space and frequency-to-time mode mapping. We also demonstrate the mapping of the frequency mode (100 MHz intervals) to the temporal mode (435 ns intervals) for weak coherent pulses using atomic frequency combs. This frequency interval is close to the minimum frequency mode in…
Narrowband Frequency-Entangled Photon Source for Hong-Ou-Mandel Interferometry
本文提出了一种基于共振PDC的窄带频率纠缠光子源，实现了高灵敏度的HOM干涉测量，具有米级动态范围和亚皮秒分辨率。
Single-photon frequency conversion and multi-mode entanglement via constructive interference on Sagnac Loop
基于Sagnac波导环中的相长干涉，提出了一种利用输入输出理论实现选择性频率变换和多频模W纠缠的有效方案。我们可以通过选择适当的参数值来调整输出光子的概率幅度。可调的几率振幅将导致产生具有可选择频率的输出光子，并在较宽的参数值范围内产生不同频率模式的W光子纠缠。计算结果表明，该方案对参数偏差和自发衰变具有较强的鲁棒性。
Dependence of the decoherence of polarization states in phase-damping channels on the frequency spectrum envelope of photons
研究了光子在相位阻尼通道中的退相干。通过研究单光子偏振态和双光子偏振纠缠态的演化，发现不同的光子频谱包络导致不同的退相干过程。白色的频谱可以使退相干过程趋于理想的马尔可夫过程。某些颜色频谱可以引起渐近退相干，而另一些颜色频谱则可以周期性地使相干消失，并具有不同的恢复幅度。这些行为是由于退相干过程中的非马尔可夫效应引起的，它可能导致完全退相干后相干性的恢复。
Scalable feedback control of single photon sources for photonic quantum technologies
大规模量子技术需要对许多单独的量子系统进行精确控制。通常，这样的系统对环境波动非常敏感，并且通过测量来诊断错误会导致不可避免的扰动。在这项工作中，我们提出了一种在原位频率锁定技术，监测和校正的频率变化的单光子源的基础上，微谐振器。通过使用光子产生所需的相同的经典激光场作为探针来诊断谐振器频率的变化，我们的协议应用反馈控制来校正光子频率误差，同时进行光量子计算，而不会干扰物理量子比特。我们在硅光子器件上实现了我们的技术，并在施加环境噪声的情况下证明了低于1 pm的频率稳定性，对应于<1%的光子线宽的分数频率漂移。利用这些方法，我们演示了反馈控制的量子态工程。通过在单个芯片或芯片网络上分布单个本地振荡器，我们的方法可以实现大规模光子量子技术中许多单光子源的频率锁定。
Two-step Quantum Key Distribution Schemes Using Polarization and Frequency Doubly Entangled Photons
提出了一种利用频率和偏振双纠缠光子的两步量子密钥分发协议。在该协议中，信息通过对两个双纠缠光子中的每一个的酉操作进行编码，并通过两个步骤从Alice发送到Bob。设计了状态测量装置。对通信的安全性进行了分析。
Frequency-Bin Entanglement of Ultra-Narrow Band Non-Degenerate Photon Pairs
我们证明了腔增强自发参量下转换产生的超窄带光子之间的频率仓纠缠。我们的源在广泛的非简并离散频率模式中产生光子对，其中一个光子与基于掺杂镨的晶体的量子存储材料共振，另一个光子在电信波长处。频率模式之间的相关性进行了分析，使用相位调制器和窄带滤波器检测前。我们展示了高可见度的频率模式之间的双光子干涉，使我们能够推断出模式的相干叠加。我们开发了一个模型描述的状态，我们创建和使用它来估计最佳的测量，以实现违反Clauser-Horne（CH）贝尔不等式在现实的假设。在这些条件下，我们进行了Bell检验，发现了CH不等式的显著违反，从而证明了光子的纠缠。最后，我们证明了与量子存储材料的兼容性，通过使用光谱孔在掺镨（Pr）晶体作为光谱滤波器测量高可见度的双光子干涉。这证明了将频率仓纠缠光子对与基于Pr的固态量子存储器相结合的可行性。
Polarization insensitive frequency conversion for an atom-photon entanglement distribution via a telecom network
现有的量子通信光子基础设施的量子网络缺乏足够的量子存储器来保持任意的量子态，以满足采用量子中继算法进行长距离量子通信的需要。原子量子存储通过量子中继器算法实现了亚秒级的存储时间，对应于电信光子1000 km的传输时间。然而，电信光子不能直接访问典型的原子存储器。固态量子频率转换填补了这一波长空白，并增加了更多的能力，例如，频率复用。在这里，我们报告的实验演示偏振不敏感的固态量子频率转换的通信光子从一个短波长的光子纠缠原子系综。利用Sagnac干涉仪中的非线性晶体频率转换器，利用Rb原子系综产生了原子-光子纠缠，并在保持纠缠的同时将光子平移到电信范围。
Entangled photons offer two advantages for two-photon absorption spectroscopy. One of them, the linear scaling of two-photon absorption rate with the input photon flux, is only valid at very low photon fluxes and is therefore impractical. The other is the overcoming of the classical constraints for simultaneous resolution in time-frequency and in space-wavevector. Here we consider bright squeezed vacuum (BSV) as an alternative to entangled photons. The efficiency increase it offers in comparison with coherent light is modest, but it does not depend on the photon flux. Moreover, and this is wha…
Polarization and frequency disentanglement of photons via stochastic polarization mode dispersion
研究了光纤中光子的偏振模色散对光子频率和偏振变量的量子退相干。通过观察场的传播方程与薛定谔方程之间的相似性，我们在马尔可夫近似下建立了主方程，并解析求解了场的密度矩阵。我们确定不同的衰减行为的偏振和频率变量的单光子和双光子状态。对于单光子的情况下，纯度函数表明，完全退相干为每个变量是可能的，只有无限长的光纤长度。对于通过不同光纤的纠缠双光子态，经过特征性的有限传输距离后，与每个变量相关的纠缠可以被完全破坏。特别是，我们表明，频率解纠缠是独立的初始极化状态。对于两个光子在同一光纤中的传输，讨论了单重态的演化。我们发现，虽然完全的偏振退纠缠发生在有限的传播距离，频率纠缠可以生存在任何有限的距离高斯态。
Generation of frequency entanglement with an effective quantum dot-waveguide two-photon quadratic interaction
本文提出一种基于量子点-波导双光子二次相互作用的频率纠缠门，通过频率依赖的单光子跃迁渐进消除和双光子跃迁共振增强，实现频率纠缠生成与四能级态制备。
Simultaneous suppression of time and energy uncertainties in a single-photon frequency comb state
在由频率梳描述的时间-能量状态中制备的单个光子将由梳的单个齿限定的能量的极端精度与对由在时域中描述频率梳状态的长脉冲序列中的单个脉冲的窄度限定的时间上的小偏移的高灵敏度相结合。我们展示了如何同时抑制时间和能量的不确定性可以描述的尺度分离，并比较这与抑制的不确定性在两个粒子的纠缠态的相关性。为了说明频率梳状态对时间和频率的小位移的敏感性，我们考虑了当输入光子之间的时间和频率位移都变化时，在双光子干涉中观察到的Hong-Ou-Mandel凹陷。结果表明，在等效频率梳态下，两光子的干涉导致了二维Hong-Ou-Mandel凹陷，该凹陷在时间和频率上都很窄，而相应的纠缠光子对只对时间位移敏感.因此，频率梳状态代表了超越不确定性极限的量子操作的独特和不同的方法。
Time-frequency entangled photons constitute an important resource for a plethora of applications across the diverse quantum technology landscape. Thus, efficient and tunable setups for the generation of entangled photons are requisite for modern quantum technologies. In this work, we propose a generic cavity QED setup designed for on-demand generation of time-frequency entangled photon pairs, with each photon propagating in a separate waveguide. We outline a potential incarnation of this setup in the microwave superconducting circuit QED architecture. We derive and numerically solve the set of…
Pulsed single-photon magnetometry with a $Λ$-type three-level system: near-optimal frequency-resolved photon counting
该研究针对Λ型三能级系统的脉冲单光子磁强计，推导量子费舍尔信息分解方式，发现临界耦合下频率分辨光子计数可捕获几乎全部磁场信息，且长高斯脉冲的相关信息缺口以T⁻²或更快速率减小。
Quantum Storage of Frequency-Multiplexed Photons Exhibiting Nonclassical Correlations with Telecom C-Band Photons
本研究通过将增强腔体自发参量下转换源与原子频率梳存储器结合，实现了高频率多重性的量子存储，展示了非经典相关性与电信C波段光子的整合可行性。
Polarization-entanglement conserving frequency conversion of photons
纠缠光子在量子网络中对量子信息的分布起着举足轻重的作用。然而，用于光子的最佳传输和存储的频带不一定相同。在这里，我们实验证明了相干频率转换的光子纠缠在他们的偏振，广泛使用的自由度在光子量子信息处理。我们验证了成功的纠缠转换违反Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）贝尔不等式，并充分证实，我们的纠缠传输的特征保真度接近统一使用状态和过程层析成像。我们的实现是健壮和灵活的，使其成为未来量子网络的实用构建块。
Flexible generation of correlated photon pairs in different frequency ranges
研究了产生可变频率关联光子对的可行性。为此，我们考虑了非共振激光场与具有破缺反转对称性的二能级系统的相互作用。我们表明，该系统产生的非经典光子对表现出很强的强度强度相关性。所施加的激光的强度调谐相关度，而失谐控制可以在太赫兹域中的光子之一的频率。此外，我们观察到违反柯西-施瓦茨不等式表征这些光子。
Enhanced transmission capacity for laser communication at the single-photon level using the multi-channel frequency coding scheme
辐射源的统计特性通常用二阶相关或曼德尔参数来表征。我们的研究发现，单光子调制谱为我们提供了另一种对光子序列中所包含的高频信息更为敏感的可选方式。本文提出了一种基于单光子调制谱的多信道频率编码直接激光通信方案，多频调制使传输容量得到有效提高。由于弱相干光的光子到达时间具有内在的随机性，调制频率可以在宽频带内工作而不会产生频率混叠。在平均信号光子数为80 kcps时，实验上达到了小于10 ~（-5）的误码率。调制相干光场表现出单光子调制谱的非线性效应。对单光子调制谱的统计特性的研究，包括平均噪声光子数、积分时间、信道间隔和频率分量个数的依赖关系，有助于优化误码率和传输容量。
Entanglement Swapping for Generation of Heralded Time-Frequency-Entangled Photon Pairs
光子的时频纠缠是量子信息处理技术的一个重要资源。我们研究了在低增益区利用三波混频实现时频自由度连续变量纠缠交换，目的是产生高纯度和低多对几率的双光子态.通过和频产生将来自两个双光子源中的每一个的一个光子组合以创建先驱光子来实现先驱。我们提出了一个现实的模型与脉冲泵，研究解决的先驱光子的频率的影响，并发现，频率分辨测量先驱光子是必要的，以产生高纯度的双光子。我们还发现了成功的纠缠交换率和纯度和量化的纠缠资源（负性）的预示双光子状态之间的权衡。
Generation of frequency multiplexed entangled single photons assisted by the entanglement
提出了一种利用混合原子系综纠缠产生频率复用纠缠单光子的方案。根据特定时序驱动写入和读取场，可以重复FME单光子的生成，直到实现成功。该光源在波分复用量子密钥分发中具有重要的应用价值。
Quantum Frequency Translation of Single-Photon States in Photonic Crystal Fiber
实验研究了非经典光场在光子晶体光纤（PCF）中通过布拉格散射四波混频过程的频率平移。PCF中的高非线性和控制色散的能力使得能够在可见光到近红外光谱范围内的光子通道之间进行有效的转换，这在量子网络中很有用。在683 nm处预示的单光子被转换为659 nm，效率为$28.6 \pm 2.2$ %。对683 nm和659 nm场的二阶相关测量分别产生了$g^{(2)}_{683}(0) = 0.21 \pm 0.02$和$g^{(2)}_{659}(0) = 0.19 \pm 0.05$，表明这两个场的非经典性质。
We investigate the relation between indistinguishability and quantum entanglement in Hong- Ou-Mandel-interference experiments theoretically and relate these quantum mechanical principles to the theorem of entanglement monogamy. Employing Glaubers theory of quantum coherence we compute the detection statistics in HOM-interference of frequency entangled photons, and find a new additional term in the coincidence detection probability, which is related to the spectral indistinguishability of the considered photons that arises from finite bandwidth effects, and therefore is relevant in the limit of…
Ultrafast Coherent Coupling of Atomic Hyperfine and Photon Frequency Qubits
我们证明了一个原子量子比特之间的超快相干耦合存储在一个单一的捕获镉离子和光子量子比特表示的两个解决了光子的频率。这种超快耦合对于通过光子干涉使远程被捕获离子的网络纠缠至关重要，并且也是实现库仑耦合离子之间的超快量子门的关键组成部分。
Frequency-multiplexed photon pairs over 1000 modes from a quadratic nonlinear optical waveguide resonator with a singly-resonant configuration
我们演示了一个频率复用的光子对产生的基础上的二次非线性光波导内的一个腔，只限制信号光子没有限制闲频光子和泵浦光。我们单片构造的光子对发生器由一个双极化的锂离子（PPLN）波导与高反射涂层的信号光子约1600 nm和抗反射涂层的闲频光子约1520 nm和泵浦光在780 nm的PPLN波导的端面。我们观察到一个梳状光子对产生的模式间距的自由光谱范围的腔。与传统的多共振光子对产生实验不同，由于光子的能量守恒和腔共振条件的不匹配，光子对产生在80 nm的范围内是不间断的，而没有缺失的齿，从而在该范围内产生超过1000模式的频率复用光子对。
Frequency entangled photon sources are in high demand in a variety of optical quantum technologies, including quantum key distribution, cluster state quantum computation and quantum metrology. In the recent decade, chip-scale entangled photon sources have been developed using silicon platforms, offering robustness, large scalability and CMOS technology compatibility. Here, we report the generation of frequency correlated photon pairs using a 150-GHz silicon nitride ring cavity. First, the device is characterized for studying the phase matching condition during spontaneous four-wave mixing. Nex…
Quantum-limited estimation of the frequency shift between two interfering photons by time sampling of their quantum beats
该研究通过时间采样量子拍频技术实现两个干涉光子频率偏移的量子极限估计，突破传统频率分辨探测器的精度和范围限制。
Photon Routing Induced by Giant Atoms in a Synthetic Frequency Dimension
提出基于多模环形谐振腔和人工原子的光子路由方案，通过调节驱动场相位实现合成频率维度中光子传输方向的可控性，为量子网络节点提供可行方案。
Integrated photonic sources of frequency-bin-encoded multipartite entangled states
本研究提出在集成光子平台中通过频率箱编码生成真多体纠缠态，设计了四光子GHZ态与三光子W态源，预测毫瓦泵浦下硅微环源产生速率约10⁴ Hz，为高维大规模纠缠态生成提供了有前景的方案。
Measuring the time-frequency properties of photon pairs: a short review
在时频域中对信息进行编码正显示出其在量子信息处理中的潜力。它提供了一个新的方案，通信与大字母，计算与大型量子系统，和新的方法来计量。因此，确保对时频量子态的产生及其性质的完全控制至关重要。在这里，我们提出了一个概述的理论背景和技术方面的表征双光子态的时频特性。我们提供了一个详细的帐户的方法，已实施的测量频率相关性和检索的全谱波函数。这一努力极大地得益于经典计量方案的适应性，以满足在单光子水平上运行的需要。
Quantum frequency conversion of memory-compatible single photons from 606 nm to the telecom C-band
我们报告的量子频率转换的存储器兼容的窄带光子在606 nm的电信C波段在1552 $\,$ nm。与基于镨的固态量子存储器兼容的200 $\,$ ns长光子在周期性极化铌酸锂波导中使用单步差频产生过程进行频率转换。我们的特点的转换中所涉及的噪声过程，并通过应用强光谱滤波的噪声，我们证明了高信噪比转换在单光子水平（SNR $\,>\,$ 100的平均输入光子数每脉冲为1）。我们最后观察到，从自发参量下转换对源获得的带宽为1.8 $\,$ MHz的记忆兼容预示单光子，在转换后仍然显示出很强的非经典行为。我们首先证明，预示和转换预示光子之间的相关性停留在非经典制度。此外，我们使用转换器装置作为频域分束器测量了预示光子的预示自相关函数，得到值$0.19\pm0.07$。目前的工作代表了一个步骤，几个量子存储器系统发射窄带可见光子的电信波长的连接。
We demonstrate a hybrid approach to the generation of photon pairs of a short wavelength with high brightness, by combining parametric down-conversion (SPDC) and up-conversion techniques. Photon pairs were generated at the wavelength of 1550 nm via SPDC, and converted to 516.7 nm through up-conversion with the pump at 775 nm. The quantum sum-frequency interference of the up-converted photon pairs exhibited a fringe period of 258.3 nm, which was 6 times shorter than the original wavelength, demonstrating that the energy-time correlation of the photon pairs was preserved. The technique simultane…
Creating and manipulating entangled optical qubits in the frequency domain
频率纠缠光子的射频相位调制导致频域中的双光子干涉图样。在最近的实验中，使用窄带频率滤波器来测量图案，该窄带频率滤波器选择属于给定频率箱的光子。在这里，我们展示了如何光子可以分组到偶数和奇数频率使用周期性频率滤波器称为双稳态。在我们的理论分析中，我们展示了这是如何将高维光子态降低到有效的二维态的。这对于诸如量子密码学或量子非定域性的低维测试等应用是有意义的。然后，我们报告这个建议的实验实现。观测到的双光子干涉图样和对CHSH不等式--最简单的二元结果贝尔不等式--的破坏与理论预测符合得很好。
Entangled photon pair excitation and time-frequency-filtered multidimensional photon correlation spectroscopy as a probe for dissipative exciton kinetics
本文提出结合纠缠光子增强的窄带双激子激发与时间-频率过滤的双光子同时计数，用于研究多激子动力学，通过非经典关联制备窄带双激子分布并抑制弛豫。
Spontaneous parametric down conversion (PDC), in the perturbative limit, can be considered as a probabilistic splitting of one input photon into two output photons. Conversely, sum-frequency generation (SFG) implements the reverse process of combining two input photons into one. Here we show that a single-photon projective measurement in the temporal-mode basis of the output photon of a two-photon SFG process effects a generalized measurement on the input two-photon state. We describe the positive-operator-valued measure (POVM) associated with such a measurement, and show that its elements are…
Two-photon coincident-frequency-entanglement via extended phase matching
我们证明了一类新的频率纠缠态通过扩展的相位匹配条件下的自发参量下转换产生。在周期性极化的KTiOPO $_4$中，在宽带宽范围内观察到了信号和闲频重合的双光子纠缠。我们在没有光谱滤波的脉冲泵浦下的Hong-Ou-Mandel干涉测量中表现出高的可见性，这表明下转换光子之间具有优异的频率不变性。这种频率重合纠缠源在量子信息处理和量子测量等方面有着重要的应用。
An all fiber source of frequency entangled photon pairs
利用Sagnac光纤环中的四波混频，实现了一种全光纤频率纠缠光子对源。通过冷却光纤和匹配在光纤环中反向传播的光子对的偏振模式，特别注意抑制频率纠缠的杂质。对信号光子和闲频光子的符合探测表明，在单个信号光子计数保持不变的情况下，量子干涉以空间拍频的形式存在。当光子对产生率为0.013对/脉冲时，量子干涉包络显示出$(95\pm 2)%$的可见度，接近理论计算极限97.4%
Unidirectional frequency conversion in microring resonators for on-chip frequency-multiplexed single-photon sources
微带谐振器具有梳状谐振谱，在低功率布拉格散射四波混频频率转换中具有重要的应用价值。然而，由于上转换和下转换的概率相等，转换效率被限制在50%。在这里，我们演示了如何两个耦合的微环使之一的环的光谱模式之间的高度定向转换。实验观察到上转换和下转换之间的消光超过40 dB。基于这种方法，我们提出了一种片上复用单光子源的设计，允许本地化的频率模式转换成传播连续模式光子波包使用一个单一的操作。关键在于，如果微扰器以干涉方式耦合到总线波导，则频率转换作为光子的空间自由度和光谱自由度的开关。我们的数值结果表明，99%的转换效率到一个传播模式的波包有90%的重叠与高斯的内在和耦合品质因数之间的比率为400。
Absolute frequency measurement of an SF6 two-photon line using a femtosecond optical comb and sum-frequency generation
我们展示了一种新的简单的技术来测量近30太赫兹的红外频率使用飞秒（fs）激光光梳和和频产生。光频率直接与fs激光器的两个模式之间的距离进行比较，并且所得到的拍音用于控制仅取决于fs激光器的重复率fr的该距离。首次测量了稳定在SF_6双光子线上的CO_2激光器的绝对频率。这条线是一个有吸引力的替代通常的饱和吸收OsO 4共振用于稳定的CO2激光器。第一个结果表明在1 s时的分数Allan偏差为3.10-14。
Coherence and Entanglement Preservation of Frequency-Converted Heralded Single Photons
我们报道了近红外光子从854nm波长到1310nm的电信O波段的量子频率转换，总转换效率为8%。在854nm处的纠缠光子对通过II型自发参量下转换产生。在非线性脊形波导中，一个光子与强泵浦光场混合，将其转换为1310nm。我们证明了在转换过程中光子的一阶和二阶相干性的保存。在此基础上推导了双光子态的相干函数，并与实际测量的相干函数进行了比较。这种测量表明了对的时间-能量纠缠的保持。88%的可见度违反了贝尔不等式。
Two-Photon Scattering by a Cavity-Coupled Two-Level Emitter in a One-Dimensional Waveguide
我们证明了在一维波导中，双光子输运可以被耦合到腔中的二能级发射体所调制。在普通情况下，由于多次反射和散射，透射光比没有腔体的情况具有更宽的频谱。但当两个光子与腔共振反射频率共振时，透射光的频谱变得比没有腔时的频谱窄。这意味着适当地调谐腔谐振频率可以改善光子-光子相互作用。此外，我们还发现在发射极跃迁频率的两侧，双光子强度关联函数几乎是相反的，而不是相同的，这正是双光子的Fano共振线的形状。这种效应对于降低光学MEMS器件中的功率阈值和传感应用是重要的。当发射极跃迁频率等于高Q腔的谐振频率时，我们的结果与最近的实验和理论相一致。
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