使用optical fiber放大器的量子克隆

相干态的最优多拷贝非对称高斯克隆

Optimal multicopy asymmetric Gaussian cloning of coherent states

研究了相干态的非对称高斯克隆，即从N个输入复制态中产生M个复制态，使得所有复制态的保真度不同。我们表明，最佳的非对称高斯克隆可以进行与一个单一的相位不敏感的放大器和分束器阵列。我们得到了一个简单的解析表达式表征的最佳非对称高斯克隆机。

连续变量量子态的低噪声放大

Low-Noise Amplification of a Continuous Variable Quantum State

我们提出了一个低噪声，相位不敏感的光放大器的实验实现使用四波混频在热Rb蒸汽的相互作用。对于一系列放大器增益，可以实现接近量子极限的性能，包括接近1。这种低噪声放大器对于所谓的量子克隆机是必不可少的，并且在量子信息协议中很有用。我们证明了在保持纠缠的情况下，放大和“克隆”双模压缩态的一半是可能的。

可逆相位不敏感光放大器的演示

Demonstration of reversible phase-insensitive optical amplifier

我们实验证明，相位不敏感的线性光放大，保留在输出的闲置。由于我们的放大操作是单一的小过量噪声，它是可逆的超过经典的限制。两个输出模之间的纠缠是这种可逆性的来源。放大增益为2.0。此外，结合这种放大器与分束器，我们还演示了近似克隆的相干态的反克隆存在。我们通过从输出关联重构初始态的方法研究了其可逆性，得到的结果稍微超出了克隆极限。此外，通过使用具有几个不同平均值的相干态作为输入，给出了放大器和克隆器的完整表征。我们的放大器是基于线性光学，离线准备的非经典ancillas，和零差测量，然后前馈。压缩态被用作辅助，非线性光学效应仅用于它们的产生。在放大操作中引入非经典性，使输出端纠缠。

利用脉冲光纤放大器实现单原子的相干瑞利激发

Coherent Rydberg excitation of single atoms using a pulsed fiber amplifier

本文提出利用光纤主振荡功率放大器系统解决脉冲放大器在单原子瑞利激发中的脉冲失真、同步和谱线宽展问题，实现与连续波方法相当的高效相干激发。

利用线性光学实现相位共轭输入模相干态的连续变量量子克隆

Continuous-Variable Quantum Cloning of Coherent states with Phase-Conjugate Input Modes Using Linear Optics

提出了一种利用线性光学实现相位共轭输入模相干态连续变量量子克隆的方案。量子克隆机从相干态的$N$副本和相位共轭的$N$副本产生$M$相同的最佳克隆。由于该方案的光学实现仅采用简单的线性光学元件和零差检测，因此可以利用目前可获得的设置来直接实现。与Cerf和Iblisdir [Phys.Rev.Lett.] 87，247903（2001）]，利用非简并光学参量放大器，我们的方案失去了相位共轭克隆的输出，被认为是不可逆的量子克隆。

利用极化激元准凝聚实现光场与原子系综耦合态的量子克隆

Quantum cloning in coupled states of optical field and atomic ensemble by quasi-condensation of polaritons

研究了一种利用二能级原子系统的宏观激发来存储量子信息的新方法。提出了将光场量子克隆到腔极化激元中的原始方案，该腔极化激元包括置于腔内的相不敏感参量放大器和原子盒。首次提出了在一定条件下腔中产生的极化激元的高温准凝聚（和/或凝聚）现象。

量子克隆产生的宏观量子叠加态的退相干、反选择和经典性

Decoherence, Einselection and Classicality of a Macroscopic Quantum Superposition generated by Quantum Cloning

最近发现的由量子注入光参量放大器（QI-OPA）产生的宏观量子叠加（MQS）所显示的对去相干的高弹性，并且涉及超过5x10^4的光子数，激发了本理论和数值研究。从Zurek的综合理论出发，将所得结果与基于相干态和NOON态的MQS进行了比较分析。从这个角度来看，“指针状态”、“einselection”的概念被应用于新方案。

状态相关线性光量子比特放大器

State-dependent linear-optical qubit amplifier

我们提出了一个线性光学系统，用于可调输出量子比特保真度的预言量子比特放大。我们研究了它的成功概率作为输出量子比特保真度的函数，表明以较低的保真度为代价，该设置可以大大增加成功操作的概率。这些结果随后应用于状态相关的量子比特放大的建议。类似于状态依赖的量子克隆，关于输入状态的先验信息允许优化量子比特放大过程以获得更好的保真度与成功概率的权衡。

Quantum-limited measurements of intensity noise levels in Yb-doped fiber amplifiers

We investigate the frequency-resolved intensity noise spectrum of an Yb-doped fiber amplifier down to the fundamental limit of quantum noise. We focus on the kHz and low MHz frequency regime with special interest in the region between 1 and 10 kHz. Intensity noise levels up to >60 dB above the shot noise limit are found, revealing great optimization potential. Additionally, two seed lasers with different noise characteristics were amplified, showing that the seed source has a significant impact and should be considered in the design of high power fiber amplifiers.

极化量子比特的非对称相位协变量子克隆实验

Experimental asymmetric phase-covariant quantum cloning of polarization qubits

本文报道了$1 \to 2$非对称相位协变单光子偏振态克隆机的两种光学实现。实验装置结合了双光子干涉和可调偏振滤波，使我们能够控制克隆机的不对称性。第一个方案涉及一个特殊的不平衡体分束器，表现出不同的垂直和水平偏振分束比，分别。第二个实施方案包括一个平衡的光纤耦合器，光子聚束发生，其次是一个自由空间部分与偏振滤波器。通过这种后一种方法，我们能够证明非常高的克隆同源性，其高于通用克隆极限。

用量子注入光参量放大实现通用量子克隆机和通用非门

Contextual Realization of the Universal Quantum Cloning Machine and of the Universal-NOT gate by Quantum Injected Optical Parametric Amplification

同时，上下文实验演示克隆输入量子位和翻转成正交量子位的两个过程的报告。所采用的实验装置，量子注入光参量放大器（QIOPA）同时转换为通用最优量子克隆机（UOQCM）和通用非量子信息门。这两个过程，实际上在它们的基本量子限制的精确形式中是被禁止的，将被发现是普遍的和最佳的，即两个过程F<1的测量保真度将被发现接近于量子理论评估的极限值。对这些过程的理论和实验研究，可能代表了经典世界和量子世界之间的基本差异，可以以统一的方式揭示量子信息的详细结构。它也可能启发在量子力学的深层结构中基本公理性质的尚未探索的互连。PACS编号：03.67。a，03.65.Ta，03.65.Ud

量子相干态的最优克隆是非高斯的

The optimal cloning of quantum coherent states is non-Gaussian

我们考虑了量子相干态的最优克隆，并将单克隆和联合保真度作为品质因数。这两个最佳的并行性获得相空间平移协变克隆。值得注意的是，联合保真度通过高斯克隆器最大化，而单克隆保真度可以通过非高斯操作增强：对称非高斯1到2克隆器可以实现约0.6826的单克隆保真度，明显高于高斯设置中的2/3的最佳保真度。这种最佳的克隆器可以实现的光学参量放大器的补充与非高斯双峰态的特定源的装置。最后，我们表明，最佳的1到无穷大的克隆，对应于一个测量和准备计划的单克隆保真度，不能超过1/2。这个值是通过高斯方案实现的，即使有补充的束缚纠缠态也不能超过。

高增益光纤参量放大器产生脉冲双光束的多模理论

Multi-mode theory of pulsed twin beams generation using a high gain fiber optical parametric amplifier

利用多频模式下的Bogoliubov变换描述非简并信号光和闲频光孪生光束的演化过程，从理论上研究了脉冲泵浦高增益光纤参量放大器（FOPA）的量子噪声特性。结果表明，FOPA的噪声系数一般大于3 dB量子极限，除非联合谱函数是可因式分解的，且输入信号的谱与信号频带内的增益谱匹配良好。然而，强度差噪声的双光束，这弱依赖于联合光谱函数，可以显着小于散粒噪声限制时，泵浦和输入信号的时间模式是适当匹配的。此外，为了更接近实际的实验条件，通过考虑各种实验缺陷，数值研究了宽带FOPA产生的孪生光束的量子噪声。本文的研究不仅有助于研制紧凑型双光束光纤光源，而且有助于理解光纤通信系统中脉冲泵浦FOPA的量子噪声极限。

利用相关输入改善噪声系数的光纤参量放大器实现量子信息分接

Quantum information tapping using a fiber optical parametric amplifier with noise figure improved by correlated inputs

在光通信系统中，一个重要的功能是将编码在光束中的信息进行分配。在经典系统中实现这一点不是问题，因为经典信息可以随意复制。然而，当一个量子态的信息内容被分配给不同的用户时，由于额外的量子噪声的存在，量子系统中出现了挑战。在这里，我们实验证明了一个量子信息抽头使用光纤参量放大器（FOPA）与相关的输入，其噪声降低的破坏性量子干涉通过量子纠缠之间的信号和空闲输入字段。通过测量FOPA的噪声系数并与常规FOPA进行比较，我们观察到信号和空闲输出分别改善了0.7 ± 0.1 dB和0.84 ± 0.09 dB。当低噪声FOPA用作信息分离器时，该器件具有Ts+Ti=1.47 ± 0.2的总信息传递系数，其大于经典极限1。此外，这种基于光纤的设备工作在1550 nm电信频段，因此它与当前的光纤网络兼容。

用掺铒光纤放大器测量绝对光谱辐射亮度

Measuring absolute spectral radiance using an Erbium Doped Fibre Amplifier

本文描述了一种不需要参考物而以绝对方式测量光源光谱辐射亮度的方法。在这里，我们给出了必要的细节，以允许该设备从标准光纤组件复制。该器件适用于电信波长的光纤应用以及1nW至1uW光级的功率计和光谱仪校准。

克隆与量子连续变量密码

Cloning and Cryptography with Quantum Continuous Variables

研究了连续谱量子变量的克隆问题。我们定义了一个高斯1到2克隆机，它同样很好地复制两个共轭变量，如位置和动量或光模式的两个正交分量。由此产生的克隆保真度相干态，即$F=2/3$，被证明是最佳的。一个非对称版本的高斯克隆，然后使用连续变量量子密钥分发计划，允许两个远程方共享一个高斯密钥的安全性进行评估。信息与干扰的权衡下，这种连续的量子密码方案，然后分析了最佳的个人攻击。研究了将高斯密钥转换为密钥比特的方法。扩展的高斯克隆最佳的$N$ - $M$连续克隆，然后讨论，它示出了如何实现这些克隆的光模式，使用相位不敏感的光放大器和分束器。最后，定义相位共轭输入$(N,N')$到$(M,M')$连续克隆器，从相干态的$N$副本和其相位共轭的$N'$副本（具有$M'-M=N'-N$）产生$M$克隆和$M'$反克隆。在某些情况下，这种新型克隆器的性能优于标准的$N$到$M$克隆器。

Pulsed-pump phosphorus-doped fiber Raman amplifier around 1260 nm for applications in quantum non-linear optics

We describe a fiber Raman amplifier for nanosecond and sub-nanosecond pulses centered around 1260 nm. The amplification takes place inside a 4.5-m-long polarization-maintaining phosphorus-doped fiber, pumped at 1080 nm by 3-ns-long pulses with a repetition rate of 200 kHz and up to 1.75 kW peak power. The input seed pulses are of sub-mW peak-power and minimal duration of 0.25 ns, carved off a continuous-wave laser with sub-MHz linewidth. We obtain linearly-polarized output pulses with peak-powers of up to 1.4 kW, corresponding to peak-power conversion efficiency of over 80%. An ultrahigh small…

分布放大器中量子噪声和退相干的起源

Origin of Quantum Noise and Decoherence in Distributed Amplifiers

分布式放大器的使用对于通过光纤传输量子信息可能具有一些潜在的优势。除了由放大器引入的量子噪声之外，放大介质中的原子与光场之间的纠缠对应于可以进一步降低相干性的路径信息。在这里，我们分析了退相干在相位不敏感的分布式放大器的影响，通过使用微扰理论来计算整个系统的状态，包括原子介质。对于一个初始相干态，跟踪原子态允许减少密度矩阵的字段被表示为一个压缩态的混合物，减少了传播的光子数和增加的相位不确定性。放大器噪声和退相干可以解释为与环境的纠缠而不是真空涨落噪声的放大。

在拉曼放大器中利用相干反馈实现噪声不敏感的量子噪声抑制

Loss-insensitive quantum noise reduction in a Raman amplifier with coherent feedback

本研究通过相干反馈在拉曼放大器中实现噪声不敏感的量子噪声抑制，实现了高达6 dB的噪声降低，并拓展了其在量子精密测量中的应用潜力。

克服Optical Fibers中的量子噪声

Overcoming Quantum Noise in Optical Fibers

光通信光纤中的噪声是限制光量子数据传输的一个重要因素。遗憾的是，由于不可克隆定理的限制，经典成功的放大器（如EDFA）不能用于量子通信。我们提出了一个简单的方法来减少量子噪声：插入相移器和/或分束器在规则的距离间隔到光纤。我们详细分析了量子比特编码成低强度光的偏振态的情况，这对各种量子信息任务，如量子密码学和通信至关重要。我们讨论了实验的可行性，我们的计划，并提出了一个简单的实验来测试我们的方法。

光子偏振量子比特的预示无噪声放大

Heralded Noiseless Amplification of a Photon Polarization Qubit

单模的非确定性无噪声放大可以规避放大量子信号的独特挑战，例如不可克隆定理和确定性量子态放大的最小噪声成本。然而，现有设备不适合放大基本光学量子信息载体，即跨两个光学模式相干编码的量子比特。在这里，我们构建了一个相干双模放大器，以展示第一个预示着无噪声线性放大的量子比特编码在一个光子的偏振态。在这样做的过程中，我们将现实量子比特信道的传输保真度提高了五倍。量子比特放大器有望扩展安全量子通信和其他量子信息科学技术协议的范围。

采用相位不敏感和相位敏感放大器的多跨段链路连续变量量子密钥分发

Continuous-variable quantum key distribution over multispan links employing phase-insensitive and phase-sensitive amplifiers

本研究针对光纤传输损耗阻碍长距离量子密钥分发的问题，提出在多跨段链路中使用相位不敏感或相位敏感放大器，并在不同安全框架下分析密钥生成率，证明光放大能提升性能。

最优普适量子纠缠器的实现

Realization of the Optimal Universal Quantum Entangler

我们提出了第一个实验演示的“最佳”和“通用”的量子纠缠过程，涉及量子比特编码的单光子的偏振。“量子纠缠机”的结构由量子注入光参量放大器组成，并实现了1->2普适量子克隆和普适非（U-NOT）门的上下文实现。

Fiber-based narrowband bright squeezed light generation by double-pass parametric amplification

The squeezed states of light become more and more important in the fields of quantum enhanced precision measurement and quantum information. To get this vital continuous variable quantum resource, the generation of squeezed states of light becomes a key factor. In this paper, a compact telecom fiber-based bright squeezed light (BSL) generator is demonstrated. To our knowledge, this is the first time that BSL has been reported in a fiber-based system to date. To obtain the BSL, a double-pass parametric amplifier based on surface-coated lithium niobate waveguide is employed. When the 1550 nm see…

一种与因果关系和平共存的概率相位不敏感光挤压器

A probabilistic phase-insensitive optical squeezer in peaceful coexistence with causality

最近提出了一种描述概率但预示无噪声线性放大器的非保迹映射，并通过实验证明了这一点。在这里，我们展示了这种特殊的变换的另一个显着的特点，即它的能力，作为一个普遍的单模挤压，无论最初被压缩的正交。因此，它可以作为一种相位不敏感的光压缩器，像相位敏感的光放大器一样保持信噪比，但同时适用于所有的正交化，这可能为量子光通信提供新的前景。虽然这种挤压所有正交的能力似乎通过绕过量子不可克隆定理打开了一条通往瞬时信号的道路，但我们解释了这种因果关系违反的可能性消失的微妙机制，即使在预示的基础上。

Operating Fiber Networks in the Quantum Limit

We consider all-optical network evolution from a quantum perspective. We show that a use of optimal quantum receivers allows an estimated $55\%$ decrease in energy consumption of all-optical amplifiers in network configurations that are typical today. We then compare data transmission capacities of quantum receivers with today's technology operating within the boundaries set by Shannon. We find that quantum receiver technology allows for a logarithmic scaling of the system capacity with the baud-rate, while Shannon-type systems are limited by the transmit power. Thus a natural quantum limit of…

一种预示式多光子态量子放大器

A heralded quantum amplifier of multi-photon states

针对量子网络的光子损耗问题，研究团队实验实现了高保真无后选择的多光子态预示放大器，可放大单模最多两光子态、增益超百倍且保相干，可扩展并应用于量子通信等领域。

使用线性光学饱和无噪线性放大的最大成功概率界限

Saturating the Maximum Success Probability Bound for Noiseless Linear Amplification using Linear Optics

本文提出首个线性光学NLA协议，通过将Knill-Laflamme-Milburn近确定性隐形传态机改造为放大器，渐近达到最大成功概率界限。

用于量子通信的电信波段双光束脉冲全光纤光源

An all-fiber source of pulsed twin beams at telecom band for quantum communication

为了实现远距离量子通信中的非经典光源，我们首次利用高增益光纤参量放大器实现了1550 nm波段的双光束脉冲光源。双光束的强度差的噪声低于散粒噪声极限3.1dB（在损失校正之后为10.4dB）。一项详细的研究揭示了一些限制因素，以提高降噪效果。因此，一旦注意这些限制因素，进一步降低噪音将是可行的。