Optimal waveform estimation for classical and quantum systems via time-symmetric smoothing. II. Applications to atomic magnetometry and Hardy's paradox
量子平滑理论[Tsang，Phys. Rev. Lett. 102，250403（2009）; Phys. Rev. A，印刷中（电子印刷arXiv：0906.4133）]被扩展以解释待估计的经典随机过程中的离散跳跃、量子系统中的离散变量，例如自旋、角动量和光子数，以及泊松测量，例如光子计数。应用扩展理论对原子磁力计进行了建模，并研究了相空间中的哈代佯谬。在哈代提出的实验的相空间图像中，预测的维格纳分布的负性被认为是经典推理和量子力学之间不一致的罪魁祸首。
2009-09-13 quant-ph
Can single photon excitation of two spatially separated modes lead to a violation of Bell inequality via homodyne measurements?
我们重新考虑的全光学零差测量为基础的实验计划，旨在揭示贝尔非经典的一个光子，通常被称为“nonlocality”。本文重点讨论了Tan，Walls和Collett（TWC，1991）和Hardy（1994）提出的方案。根据我们以前的工作，谭，墙和Collett设置可以描述一个精确的本地隐藏变量模型，因此，声称这个建议的非经典性是显而易见的，而哈代提出的非经典性证明是无可挑剔的。在这项工作中，我们解决了以下问题：哈代的方法的功能是至关重要的成功确认的非古典。哈代的方案与谭、沃尔斯和科利特的方案有两个方面的不同。(i)它引入了一个叠加的单光子激发与真空作为初始状态的50-50分束器的输入模式之一，这创建了两个可分离的（出口）模式的叠加状态下调查。(ii)在最终的测量中，Hardy的建议利用了本振场的不同强度，而在TWC的情况下，它们是恒定的。实际上，哈代方案中的本地振荡器要么开要么关（本地设置由本地辅助场的存在或不存在指定）。我们表明，这是不同的强度的本地振荡器，从设置到设置，这是关键的功能，使违反当地的现实主义在哈代设置，而它是没有必要使用初始叠加的单光子激发真空作为初始状态的输入模式。两者都不需要在完全开/关检测方案中操作。尽管失败的谭，墙壁和Collett计划在证明贝尔非经典，我们表明，他们的计划可以作为一个纠缠指标。
2021-02-12 quant-ph
Testing Hardy nonlocality proof with genuine energy-time entanglement
我们给出了利用能量-时间关联光子进行量子非定域性Hardy阶梯检验的两种实验实现。Cabello \emph{et al.} [物理修订快报\textbf{102}，040401（2009）]。与以前的能量时间贝尔实验不同，这些测试需要精确定制的非最大纠缠态。其中之一是相当于两个设置两个结果贝尔测试需要一个最小的检测效率。所报道的实验仍然受到局部性和检测漏洞的影响，但没有以前的能量-时间和时间仓贝尔测试的后选择漏洞。
2011-01-27 quant-ph
Nonlocality tests of Bell Inequalities and of Hardy's "ladder theorem" without "supplementary assumptions"
我们已经通过实验测试了由高亮度纠缠源产生的状态的非局域性质，该纠缠源实际上允许直接测量由参量量子散射所暗示的基本QED过程所产生的全部光子对。标准贝尔测量和贝尔不等式违反测试已经实现了整个锥的发射的简并对。用同样的方法验证了Hardy阶梯理论的第20阶，并对41%的纠缠对验证了标准量子理论与局域实在论的矛盾。PACS：03.65.Ud，03.67.Mn，42.65.Lm
2004-06-22 quant-ph
Comment on "The photon identification loophole in EPRB experiments: computer models with single-wing selection"
与参考文献[1]中的声明相反，Giustina等人和Shalm等人最近的Bell测试并不存在“光子识别漏洞”。参考文献[1]中讨论的模型利用了众所周知的检测漏洞，这正是在最近的实验中被关闭的。
2018-07-13 quant-ph
Extreme nonlocality with one photon
量子非定域性通常被分配给两个或多个分离良好的粒子的系统，但非定域性也可以存在于仅由单个粒子组成的系统中，当人们认为子系统是遥远的空间场模式时。单粒子非定域性已通过二分贝尔不等式得到实验证实。本文给出了N个量子比特W态的局域实在论的一个贝尔不等式和一个N方Hardy证明.结果表明，在大N的限制下，Hardy类证明有效地变成了全对无（或GHZ类）证明，并且贝尔不等式的量子-经典能隙趋于与三粒子GHZ实验中的能隙相同.我们详细介绍了如何测试在现实系统中的非局域性。
2011-03-22 quant-ph
Imaging hyper-entanglement based on the Hardy-type nonlocality paradox
量子纠缠和超纠缠的概念是量子信息科学和技术的核心，在物理上是违反直觉的，在数学上是难以捉摸的。基于Hardy非定域性佯谬的框架，设计了一个偏振编码的鬼像系统，通过捕获纯非定域光子事件来可视化量子超纠缠的证据.在双光子偏振空间模超纠缠态中，空间纠缠传输鬼像，偏振纠缠编码成像通道。那么，是否对一个头骨形状的物体的单个鬼像成像，可以是支持或反对量子力学的一个直接而直观的签名。我们使用鬼像的对比度噪声比来从宏观上表征局部性破坏的程度。我们还展示了非本地的行为，违反当地的合理的置信水平为75%，微观上在单像素水平。我们的策略不仅为量子力学的基本问题提供了新的视角，而且为发展基于超纠缠的量子成像技术带来了希望。
2021-12-16 physics.optics quant-ph
High-precision nonlocal temporal correlation identification of entangled photon pairs for quantum clock synchronization
在量子信息的许多应用中，纠缠光子对的高精度非局域时间相关识别是测量远程独立时间尺度之间时间偏移的关键。第一个非局部相关识别是在2009年报道的，它通过迭代快速傅里叶变换（FFT）及其逆算法提取时间偏移。该算法的峰值识别阈值限制了最小识别分辨率，从而限制了时偏计算精度。本文提出了一种改进的直接互相关提取算法，从分辨力和精度两个方面提高了辨识的精度。实现了低至1 ps的灵活分辨率，这仅取决于时间标记设备的最低有效位（LSB）分辨率。可达到的精度主要取决于单光子探测器的固有定时抖动，所获得的对速率和采集时间，并且在4.5 s的采集时间处已经实现了亚皮秒精度（0.72 ps）。这种高精度的非局域测量实现为基于纠缠的量子时钟同步、测距和通信等领域的应用提供了坚实的基础。
2020-12-16 quant-ph
An experimental demonstration of single photon nonlocality
本文根据S. Tan等人[Phys.Rev.Lett.，vol.66，252（1991）]和L. Hardy [Phys. Rev. Lett.，第73卷，2279（1994）]。双外差测量用于测量由零和一个光子跨越的Fock空间中的相关性。在相关测量中使用的本地振荡器通过以正交偏振模式共同传播来分配给两个观察者。这种方法消除了对设置中干涉测量稳定性的需要，因此使其成为一种鲁棒且可扩展的方法。
2003-11-20 quant-ph
Single-shot high-resolution identification of discrete frequency modes of single-photon-level optical pulses
频率复用量子通信通常需要对单个光子的频率模式进行单次识别。在本文中，我们提出了一个方案，可以识别的频率模式与高分辨率，即使自发辐射的光子的产生时间是未知的，通过结合时间到空间和频率到时间的模式映射。我们还演示了映射的频率模式（100 MHz的间隔）的时间模式（435 ns的间隔）的弱相干脉冲使用原子频率梳。该频率间隔接近Pr3+离子掺杂Y2SiO5晶体的原子频率梳量子存储器的最小频率模式间隔，并且所提出的方案具有最大化存储器的量子中继器方案的频率复用的潜力。
2022-10-19 quant-ph
Orbital-angular-momentum-based experimental test of Hardy's paradox for multisetting and multidimensional systems
高维纠缠态的表征在量子信息科学与技术中具有重要意义。最近的理论进展是将哈代悖论扩展到具有多设定的多维系统的一般情形，它可以超越原始版本所限制的界限。然而，没有实验验证已经进行了验证这样的哈代悖论，因为大多数以前的实验工作仅限于二维系统。在这里，基于双光子高维轨道角动量（OAM）纠缠，我们报告的第一个实验，以证明哈代悖论的多设置和多个结果。我们证明了悖论的两个设置高维OAM子空间d = 7，这表明，非局部事件增加的维度。此外，我们还发现了五组三维OAM子空间通过纠缠浓度的实验记录概率为36.77%的非定域性，从而揭示了量子力学与经典理论之间更尖锐的矛盾.
2020-01-17 physics.optics quant-ph
Object Tracking and Identification by Quantum Radar
量子雷达是一项很有前途的技术，可能会对民用和军事领域产生重大影响。在这项研究中，我们介绍了一种新的概念设计实现量子雷达，基于时间和偏振相关的纠缠光子的检测和识别和跟踪的高速目标。该设计的重点是通过纠缠光子的精确定时来提取目标的高分辨率细节，从而提供重要的操作能力，例如区分目标和诱饵。量子纠缠特性保证了搜索望远镜捕获光子的合法性。光子探测事件的时间相关性可以通过纠缠光子的两组光子探测时间标签之间的互相关操作来提取。纠缠光子的波长可以调整的事实也使量子雷达概念成为跟踪隐形物体的诱人候选者。我们介绍了量子雷达的原理验证测试结果，并讨论了设计的技术挑战和局限性。
2019-08-19 quant-ph
PhotonIDs: ML-Powered Photon Identification System for Dark Count Elimination
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；New York University（纽约大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；The University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
PhotonIDs是一种基于机器学习的光子识别系统，通过实时分析SNSPD信号波形，有效区分光子与暗计数，显著提升量子通信的信噪比。
2026-01-11 quant-ph
Identification of Phase Plate Properties Using Photonic Quantum Sensor Networks
该研究提出一种基于光子量子传感器网络的方法，用于高精度识别相位板特性，通过比较非局域态与局域态下的识别效果，发现非局域态在N较大时更精确。
2025-04-25 quant-ph
A method for reaching detection efficiencies necessary for optical loophole-free Bell experiments
提出了一种制备无环隙四光子贝尔实验的方法，要求探测效率达到67%。它可以在85%的可见度下实现75%的真实检测效率。两个II型晶体每个下转换一个相关光子对，我们在一个高度透明的分束器上将一对光子中的一个光子与另一对光子纠缠在一起。纠缠选择另外两个共轭光子进入贝尔态。共轭光子的宽立体角使我们能够收集接近100%的光子。成功地考虑了两个光子对只来自其中一个晶体的情况。讨论了Hardy等式。
1999-07-09 quant-ph
Noisy detectors with unmatched detection efficiency thwart identification of single photon emitters via photon coincidence correlation
单光子发射体（SPE）通常用由50：50分束器和两个时间相关单光子计数器组成的Hanbury Brown和Twiss强度干涉仪（HBTII）来识别。对于SPE，两个探测器之间的光子到达时间的互相关$g^{(2)}(τ)$在$τ=0$处显示为零的标志下降。识别SPE的一个常见的启发式方法是测量系统是否具有$g^{(2)}(0)<1/2$。在这里，我们使用随机方法来模拟的情况下，观察到的SPE与非理想的探测器和光学。我们发现，SPE的识别是挫败时，检测器具有不对称的检测效率，当检测器的背景噪声是一半以上的真实SPE信号率。
2022-04-15 physics.optics quant-ph
The photon identification loophole in EPRB experiments: computer models with single-wing selection
最近的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森-玻姆实验[M. Giustina等人，Phys. Rev. Lett. 115，250401（2015）; L. K. Shalm等人，Phys. Rev. Lett. 115，250402（2015）]，并被证明存在光子识别漏洞。数字计算机和离散事件模拟的组合用于构建这些实验室实验的最完美实现的最小但忠实的模型。与先前的模拟相反，所有光子的选择都是严格进行的，就像在实际实验中一样，在本地站进行，不涉及其他“后选择”。模拟结果表明，一个明显的非量子模型，识别光子在相同的本地方式，在这些实验中可以产生的相关性，是在良好的协议与量子理论描述的相应的思想实验，在冲突与贝尔定理。贝尔定理的失败是可能的，因为我们认识到了光子识别的漏洞。这种识别测量程序必然包括在所有实际实验中，但不包括在贝尔及其追随者的理论中。
2017-08-01 physics.comp-ph quant-ph
Projecting onto any two-photon polarization state using linear optics
投影仪是操纵和探测量子系统的简单但强大的工具。例如，将两个量子比特系统投射到最大纠缠态上可以实现量子隐形传态。虽然这种投影仪已经被广泛研究，但部分纠缠测量在很大程度上被忽视，特别是在实验上，尽管它们在量子基础和量子信息中发挥着重要作用。在这里，我们提出了一种方法，将两个偏振光子投射到任何状态，只需一个实验装置。我们的方案不需要光学非线性或额外的光子。相反，纠缠操作由Hong-Ou-Mandel干涉和后选择提供。该方案的效率在50%到100%之间，取决于投影机。我们进行了实验演示和重建的运营商描述我们的测量使用探测器断层扫描。最后，我们通过在可分离态上执行部分纠缠投影，翻转了测量和状态在哈代测试中的通常作用。结果验证了纠缠的性质，我们的测量与六个标准偏差的信心。
2018-08-21 quant-ph
Identification of Light Sources using Machine Learning
光源的识别对于多种光子技术的发展来说是一项极其重要的任务。在过去的几十年里，光源的识别，如阳光，激光辐射和分子荧光依赖于光子统计的收集或量子态断层扫描的实施。一般来说，这项任务需要大量的测量来揭示光的特征统计波动和相关特性，特别是在低光子通量状态下。在这篇文章中，我们利用人工神经网络和朴素贝叶斯分类器的自学习功能，大大减少了在单光子水平上区分热光和相干光所需的测量次数。我们展示了强大的光识别与数十个测量平均光子数低于一。我们的工作表明，在几个数量级的测量的数量方面的改进，相对于传统的方案表征光源。我们的工作对激光雷达和显微镜等多种光子技术具有重要意义。
2019-10-23 physics.optics quant-ph
High-throughput identification of spin-photon interfaces in silicon
主体半导体中的色心是自旋光子界面的主要候选者，这将使许多量子应用成为可能。硅中最佳自旋光子界面的发现将使量子信息技术向成熟的半导体技术发展。然而，宿主中可能的带电缺陷的空间非常大，使得从实验中识别有希望的量子缺陷极具挑战性。在这里，我们使用高通量的第一性原理计算筛选，以确定硅中的1000多个替代和间隙带电缺陷之间的自旋光子接口。我们通过考虑它们的光学性质，自旋多重性和形成能来评估最有前途的缺陷。使用一个单一的拍摄混合功能的方法是至关重要的，使大量的缺陷的筛选具有合理的精度在计算的光学和电子性能。我们确定了三个新的有前途的自旋光子界面作为潜在的明亮的发射体在电信波段：$\rm Ti_{i}^{+}$，$\rm Fe_{i}^{0}$，和$\rm Ru_{i}^{0}$。这些候选者通过缺陷束缚激子激发，强调了如果针对电信频段的操作，则考虑硅中这些类型的缺陷的重要性。我们的工作为进一步大规模计算筛选硅和其他宿主中的量子缺陷铺平了道路。
2023-03-02 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Cabello's nonlocality argument for multisetting high-dimensional systems and its experimental test
Department of Physics, Xiamen University（厦门大学物理系）
本文提出一种新的多重设置高维非局域性论据框架，通过实验验证在(2,4)和(6,2)场景中非局域性概率分别达到20.29%和28.72%，超越传统非局域性界限。
2026-03-24 quant-ph
Identification of a telecom wavelength single photon emitter in silicon
采用第一性原理计算，结合自洽多体微扰方法，确定了硅中G光致发光中心的精确微观结构。缺陷由中性电荷状态下的$\text{C}_\text{s}-\text{Si}_\text{i}-\text{C}_\text{s}$构型的$\text{C}_\text{s}\text{C}_\text{i}$碳杂质构成，其中$s$和$i$代表Si晶格中的相应替代和间隙位置。我们发现，所观察到的精细结构的光信号起源于非热旋转重取向的缺陷。我们将光学检测磁共振测量中报告的单斜对称性归因于在非常低的温度下降低的隧穿速率。我们讨论了热激活运动平均的缺陷属性和量子比特状态的性质。
2021-10-06 physics.atom-ph physics.comp-ph quant-ph
Experimental identification of non-classicality of noisy twin beams and other related two-mode states
将不同的非经典性判据应用于有噪声的双光束和用分束器从双光束中得到的其他双模态，这些判据以强度矩和光子数分布元素之间的不等式的形式表示。它们在揭示非经典性方面的表现是通过与合适的纠缠和局部非经典性量词所提供的精确结果进行比较来判断的。然而，非经典的噪声孪生光束总是揭示了这些标准，并不是所有的非经典状态得到的输出的分束器可以识别这些实验上容易达到的标准。
2017-12-15 quant-ph
Polymer identification via undetected photons using a low footprint nonlinear interferometer
Humboldt-Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）；University of Glasgow（格拉斯哥大学）；Ferdinand-Braun-Institut (FBH)（费迪南德·布劳恩研究所）
本文提出一种紧凑型非线性干涉仪，利用近红外信号光子获取中红外吸收光谱，实现塑料快速准确识别，无需中红外技术。
2026-03-23 physics.app-ph physics.ins-det physics.optics
Generation of frequency entanglement with an effective quantum dot-waveguide two-photon quadratic interaction
Institute for Complex Systems, National Research Council (ISC-CNR)（复杂系统研究所，国家研究委员会）；Sapienza University（罗马第一大学）；Centre for Nanosciences and Nanotechnology, CNRS, Université Paris-Saclay（纳米科学与工程中心，法国国家科学研究中心，巴黎萨克雷大学）
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。
2025-12-17 quant-ph
Polarisation-resolved identification of spontaneous four-wave mixing processes in a multimode fused tapered fibre coupler
University of Ottawa（渥太华大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）；Nexus for Quantum Technologies, Department of Physics, University of Ottawa（渥太华大学物理系量子技术联盟）；Département de physique et astronomie, Université de Moncton（蒙克顿大学物理与天文学系）；Quantinuum；Corning Incorporated（康宁公司）
本文通过偏振分辨测量和相位匹配计算，识别了多模熔融拉锥光纤耦合器中的自发四波混频过程，区分了模内与模间产生机制，并理论预测了可产生偏振或复合纠缠的泵浦条件。
2026-10-01 physics.optics quant-ph
Quantum Biometrics with Retinal Photon Counting
已知眼睛的暗视光电探测器、视紫红质分子及其相关的导致光感知的光转导机制是有效的单光子计数器。在这里，我们使用人类视杆视觉的光子计数原理，提出了一个安全的量子生物识别的基础上的视网膜光子检测的量子统计特性。沿着人眼的光子路径，直到其检测杆细胞被建模为具有特定的透射系数的过滤器。从有意识的观察者记录的光电探测统计中精确确定其值是量子参数估计问题，该问题导致量子安全识别方法。该生物测定技术的假阳性和假阴性识别的概率可以分别容易地接近$10^{-10}$和$10^{-4}$。生物测定方法的安全性可以通过量子测量的物理学进一步量化。冒名顶替者必须能够以比$10^{-9}\hbar$更好的能量分辨率执行量子温度测量和量子磁力测量，以便通过非侵入性地监视用户的生物测定活动来挫败设备。
2017-10-26 math.PR physics.bio-ph physics.comp-ph
Characterization of the Si:Se+ spin-photon interface
硅是最发达的电子和光子技术平台，拥有迄今为止开发的一些最高性能的自旋和光子量子位。利用硅中高效自旋光子界面的混合量子技术将通过实现超长寿命光子存储器，分布式量子网络，微波到光子转换器和基于自旋的量子处理器来释放相当大的潜力，所有这些都使用集成硅光子学连接。然而，硅的间接带隙使得有效的自旋-光子界面的识别变得重要。在这里，我们建立在最近确定的硫族施主作为一个有前途的硅自旋光子接口。我们确定了自旋相关的光学自由度具有比以前认为的更强的跃迁偶极矩（这里为1.96（8）德拜），并且在低磁场中的T1自旋寿命比以前认为的更长（> 4.6（1.5）小时）。此外，我们确定了光学激发态寿命（7.7（4）ns），因此确定了自然辐射效率（0.80（9）%），并通过测量声子边带，确定了零声子发射分数（16（1）%）。总之，这些参数表明，基于硅中硫族施主量子位的集成量子光电平台完全在当前能力范围内。
2018-09-26 physics.app-ph quant-ph
Interference of interference effects
本文研究两个共享分束器的 Mach–Zehnder 干涉仪，揭示单光子 Mach–Zehnder 干涉与双光子 Hong–Ou–Mandel 干涉如何相互干涉并部分抵消，以教学方式说明量子干涉发生于测量之中。
2025-06-14 physics.ed-ph quant-ph
Photon Correlation Spectroscopy of a Single Quantum Dot
我们报告光子相关测量，使我们能够观察到独特的签名的双激子在一个单一的自组装InAs量子点。光子相关测量的双激子发射表现出聚束和反聚束在连续波激发下，而只有反聚束在脉冲激发下观察。双激子和单激子峰之间的互相关揭示了高度不对称的功能，表明双激子和激子的排放有很强的相关性，由于级联发射。然而，在我们的激发条件下，激子和双激子发射的极化之间不存在预期的相关性。光子相关测量也提供了证据的带电激子发射的识别。
2001-08-28 cond-mat quant-ph
New Possibilities for Testing Local Realism in High Energy Physics
结果表明，优势正电子偶素衰变产生的三个光子和$η_c$排斥衰变产生的两个矢量介子分别处于三重态和高维纠缠态.这两类纠缠态都具有Hardy型非定域性，并允许通过贝尔不等式进行量子力学与局域实在性的先验检验.给出了实验实现的可行性，并提出了利用两矢量介子纠缠态实现实验验证的具体方案。
2009-12-13 hep-ex hep-ph quant-ph
Errors in quantum state identification with ultrashort pulses
本文从探测基本原理出发，证明超短脉冲等非平稳场的相干函数依赖场形状，导致超快源观测的聚束与超聚束不能指示场的量子态。
2025-03-28 physics.optics quant-ph
Chromium single photon emitters in diamond fabricated by ion implantation
可控制造和识别明亮的单光子发射体是量子光学和材料科学的核心。在这里，我们展示了一个控制工程的铬明亮的单光子源在大块金刚石离子注入。Cr中心具有全偏振发射，ZPL中心在749 nm，FWHM为4 nm，寿命极短，约为1 ns，计数率为500 kcounts/s。通过结合极化测量和振动光谱，中心的模型已被提出由一个间隙铬原子与沿其中一个方向的跃迁偶极子<100>。
2010-01-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Identification and time-resolved study of YIG spin wave modes in a MW cavity in strong coupling regime
最近，微波频率腔模与集体自旋激发的杂交引起了人们对量子计算协议的极大兴趣，该协议利用了这两个物理系统之间的信息传输。在这里，我们研究了一个小的YIG球的磁化旋进模式和MW电磁模式之间的相互作用，在三维铝腔谐振。在强耦合区，观察到对应于各种静磁模式的反交叉特征，这些静磁模式在磁饱和样品中被激发。时间分辨研究显示拉比振荡的证据，证明光子和磁振子模式之间的能量相干交换。为了便于分析的自旋驻波图案，我们在这里提出了一个新的程序，引入一个新的功能变量的基础上。由此产生的更容易识别的静磁模式可以利用调查，控制和比较多个级别的混合系统在腔和光磁研究。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing the topology of the two-photon bands via time-dependent quantum walks
针对纠缠多体拓扑相难以实验识别的问题，提出利用一维量子比特阵列中双光子态的时间演化独立提取单、双光子拓扑不变量，并在相互作用 SSH 模型中验证。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
