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
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
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
Experimental generation of multi-photon Fock states
我们实验证明了多光子Fock态的产生，最多三个光子在定义良好的时空模式与经典时钟同步。的状态，其特征在于使用量子光学零差层析成像，以确保模式的选择性。三光子Fock态是由脉冲自发参数下转换以每秒一次的速率概率产生的，可以在12小时内完成表征。
2013-02-07 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
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
Multiphoton Jaynes-Cummings Model: Arbitrary Rotations in Fock Space and Quantum Filters
研究了多光子Jaynes-Cummings模型，探讨了它在量子信息科学中的应用。考虑到原子与光场的强耦合和$N$与光子的相互作用，非线性驱动光场可以在包含真空和$M$态的腔模的Fock空间中作任意旋转，其旋转量为$M<N$ .此外，用线性相干场（许多Fock态的叠加）驱动腔模，只能填充Fock子空间{ $|0\rangle,|1\rangle,..., |N-1\rangle$ }内的腔态，即，我们展示了如何实现一个福克态滤波器，或量子滤波器，它将给定的玻色子模式的动力学限制在有限的希尔伯特空间。这样的装置可以用作有限维量子光学状态的发生器，也可以用作量子光学强度限制器，允许作为特殊情况的单光子脉冲的确定性生成。另一方面，我们的系统还提供了一个非常丰富的物理在弱原子场耦合制度，多光子电磁诱导的类相干现象，诱导一个狭窄的（可控）反射率窗口的非线性探测场。这些结果对于量子信息处理中的应用是有用的，并且也激发了进一步的研究，例如，利用$N$ -光子Jaynes-Cummings系统作为具有谐波谱的量子阱，探索多光子量子干涉。
2019-03-28 quant-ph
Quantum non-Gaussian high Fock states of light pulses and their superpositions
针对光脉冲高Fock态及其叠加态生成难题，提出结合光学延迟元件的优化高Q腔原子-光作用滤波协议，可实现十光子Fock态（20%成功率）和两光子叠加态（50%成功率）制备，验证其量子非高斯特性及多场景应用潜力。
2025-09-05 quant-ph
Boson sampling with displaced single-photon Fock states versus single-photon-added coherent states---The quantum-classical divide and computational-complexity transitions in linear optics
玻色子采样是一种特殊的量子计算，很难在经典计算机上有效实现。该任务是采样的线性光学干涉网络的输出光子数分布，这是与单光子Fock态输入馈给。已经提出的一个问题是，与光的任何其他输入量子态（除了Fock态）相关联的采样问题和合适的输出检测策略是否也具有与玻色子采样类似的计算复杂度。我们考虑通过位移操作不同于Fock态的态，即位移Fock态和加光子相干态。很容易证明，与位移单光子Fock态和位移光子数探测方案相关的采样问题与所有位移值的玻色子采样具有相同的复杂性。另一方面，我们表明，与单光子增加相干态和相同的位移光子数检测方案相关的采样问题表现出计算复杂性的转变。当输入相干振幅足够小时，它从与玻色子采样一样困难过渡到在大相干振幅的限制下的经典可模拟问题。
2015-02-27 quant-ph
Instant single-photon Fock state tomography
通过对周期性极化KTP晶体中产生的偏振非简并双光子进行条件测量，以~100 kHz的速率制备了预示的单光子。单光子Fock态的特征在于使用高频脉冲光学零差层析成像的保真度为（57.6 ± 0.1）%。状态准备和检测速率允许我们基于正交测量统计的实时分析来执行设备的即时对准。
2009-06-02 quant-ph
Efficient recycling strategies for preparing large Fock states from single-photon sources --- Applications to quantum metrology
Fock态是诸如量子精密测量等许多量子技术的基本资源。虽然单光子源技术已经取得了很大的进展，但制备大光子数的Fock态仍然具有挑战性。我们提出并分析了一种自举方法，通过在分束器上迭代融合较小的Fock态来非确定性地制备大光子数Fock态。我们表明，通过采用状态回收，我们能够指数级地提高比传统的计划的准备率，允许有效地准备大的Fock状态。该方案需要单光子源、分束器、数分辨光电探测器、快速前馈和光量子存储器。
2018-03-13 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
Phase-space interference of states optically truncated by quantum scissors: Generation of distinct superpositions of qudit coherent states by displacement of vacuum
传统的Glauber相干态（CS）可以以几种等效的方式定义，例如，通过取代真空，或者，明确地说，通过它们在福克态的无限泊松膨胀。众所周知，如果将这些定义应用于有限$d$ -级系统（qudits），则这些定义变得不等价。我们给出了量子阱CS的比较Wigner函数描述，它由截断位移算符对真空的作用和截断于$(d-1)$ -光子Fock态的Glauber CS在Fock态的泊松展开定义.这些态可以分别用非线性和线性量子剪刀器件从经典光中通过光学截断产生。我们展示了一个令人惊讶的效果，一个宏观上可区分的叠加的两个qudit CS（根据这两个定义）可以产生高保真度，通过取代真空中的qudit希尔伯特空间。如果量子点维度$d$是偶（奇）的，那么叠加态包含只有奇（偶）光子数的福克态，这可以被称为奇（偶）量子点CS或女（男）薛定谔猫态。这种现象可以解释为单个CS与其从希尔伯特空间的最高能量Fock态的反射的干涉，如通过维格纳函数的相空间干涉清楚地看到的。我们还分析了量子态CS的非经典性质，包括它们的光子数统计和Wigner函数的非经典体积，Wigner函数是态的非经典性（量子性）的定量参数。最后，我们研究了光学断层图像，它可以直接测量在零差检测的分析量子点猫状态，并使其维格纳函数的完整重建。
2014-03-11 quant-ph
Nonlinear Interferometry via Fock State Projection
我们使用光子数分辨探测器来监测干涉仪输出的光子数分布，作为相位延迟的函数。作为输入，我们使用平均光子数高达7的相干态。后选择一个特定的Fock（光子数）状态有效地诱导高阶光学非线性。根据Bentley和Boyd的计划[S.J. Bentley和R.W. Boyd，Optics Express 12，5735（2004）]，我们探索这种效应以证明比瑞利极限小五倍的干涉图案。
2006-05-22 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
Creating large Fock states and massively squeezed states in optics using systems with nonlinear bound states in the continuum
电磁场的量子化直接导致量子力学状态的存在，称为Fock态，具有精确的整数光子数。尽管这些基本状态被长期理解，尽管它们有许多潜在的应用，但产生它们在很大程度上是一个开放的问题。例如，在光学频率下，确定性地产生二阶及以上的Fock态是具有挑战性的。在这里，我们预测在非线性光学中存在一种新的效应，它可以确定性地产生任意频率的大Fock态。这种效应，我们称之为连续介质中的n光子束缚态，是指当共振内有精确数量的光子时，光子共振（如腔模）变得无损耗。基于分析理论和数值模拟，我们表明，这些束缚态使一个显着的现象，其中相干态的光，当注入到一个系统支持这个束缚态，可以自发地演变成一个可控的光子数的Fock状态。这种效应也直接适用于产生光的（高度）压缩态，其光子数波动（远）低于经典物理学预期的值（即，散粒噪声）。我们提出了几个系统的例子来实验实现这里预测的非线性纳米光子系统中的效果，显示了产生具有大n（n > 10）的光学Fock态以及具有非常大的压缩的更宏观的光子态的例子，其噪声（10 dB）比与散粒噪声相关的经典值低90%以上。
2022-11-10 quant-ph
Principles of Optics in the Fock Space: Scalable Manipulation of Giant Quantum States
Tsinghua University（清华大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文提出福克空间光学方法，通过将光子数作为合成维度，实现对大量子态的可扩展操控，展示了高光子数下的光学现象实验验证，为大规模量子系统控制和玻色子信息处理提供新路径。
2026-01-15 quant-ph
Nonclassicality detection from few Fock-state probabilities
我们设计了一类新的标准来证明光子和声子数统计的非经典性。我们的标准扩展和加强了广泛使用的Klyshko的标准，它只需要一组有限的福克状态概率的知识。这使得标准非常适合在现实条件下的实验实施。此外，我们证明了我们的方法在某些情况下的完整性，表明，当只有两个或三个福克状态概率是已知的，它检测到所有的有限分布与经典状态不兼容。特别是，我们表明，我们的标准检测到一个广泛的类的噪声福克态的非经典，即使当Klyshko的不。该方法直接适用于捕获离子，超导电路，光学和光学机械实验与光子数分辨探测器。这项工作代表了一个重要的里程碑，对一个完整的表征非经典访问有限的知识的福克状态概率。
2022-01-17 quant-ph
Fock state interferometry for quantum enhanced phase discrimination
我们研究了Fock态干涉术，它由一个马赫-曾德尔干涉仪组成，该干涉仪具有两个Fock态输入和两个输出处的光子数分辨检测。我们表明，它允许歧视的一个离散的先验已知的光学相移的错误概率低于什么是可行的与经典技术下的平均光子数约束。我们比较它的性能与最佳量子探针的M进制相位歧视，这不像我们的探针，是很难准备。我们的技术还允许从一个越来越小的零误差概率在理想条件下，一个功能不可能实现使用经典的探测光零相移。最后，我们描述了一个应用程序的量子读取与二进制相位编码的内存像素。
2021-02-13 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
Deterministic generation of an on-demand Fock state
我们从理论上研究了基于JaynesCummings量子随机游走的光子Fock态的确定性产生。然后，我们展示了如何在低温固态量子系统中实现该协议的每个步骤，该系统具有耦合到附近高Q光学腔的纳米金刚石中的氮空位中心。通过应用时间相关的斯塔克位移来控制NV和腔之间的耦合持续时间，并且通过受激发射耗尽（STED）来增加NV的衰减速率，可以按需生成具有高光子数的Fock态。我们的设置可以集成在一个芯片上，可以精确控制。
2013-03-28 quant-ph
Multimode Fock states with large photon number: effective descriptions and applications in quantum metrology
我们开发了通用的工具来计算和有效地计算多模$N$ -光子态在一维波导中的非线性衰减产生的相关可观测量。然后，我们考虑在马赫-曾德尔干涉仪中的光学干涉，其中$d$模式的光子态进入干涉仪的每个臂。我们推导出一个简单的表达式的量子费舍尔信息在每个模式的平均光子数，并表明，它可以饱和的数目分辨光子测量，不区分不同的$d$模式。
2020-02-18 quant-ph
Quantum Interference between a Single-Photon Fock State and a Coherent State
本文导出了当单光子Fock态和相干态入射到分束器的输入端时，分束器各输出端的单模量子场态的解析表达式。输出态是一个位移Fock态和相干态的统计混合态。因此，我们能够找到相应的维格纳函数的解析表达式。由于计算的一般性，所得结果适用于所有无源无损耗光四端口器件。我们进一步展示了如何的结果可以适应马赫-曾德尔干涉仪的情况下。此外，我们还考虑了用一般输入态代替单光子Fock态的情况：相干输入态在分束器的输出端移动每个一般量子态，位移参数为相干态的振幅。
2011-02-16 quant-ph
Realistic continuous-variable quantum teleportation using a displaced Fock state channel
本文研究基于位移福克态资源的连续变量量子隐形传态，发现其对单模输入场的平均保真度仅达经典阈值，并分析了贝尔测量误差和光纤损耗等退相干因素对保真度的影响及参数优化条件。
2023-04-11 quant-ph
Experimental Fock-State Bunching Capability of Non-Ideal Single-Photon States
先进的量子技术，以及量子物理学的基本测试，都需要线性光学电路中多个单光子的干涉。这种干涉可以导致光子聚束到更高的Fock态，从而导致复杂的玻色子行为。这些具有挑战性的任务及时地要求开发集体标准，以基准许多独立的初始资源。在这里，我们确定是否n个独立的不完美的单光子可以最终聚束到Fock状态$|n \rangle$。因此，我们介绍了一个实验的单光子源，它使用相空间干涉极端聚束事件作为一个量化器的福克态聚束能力。与自相关函数相比，这种操作方法不仅考虑了剩余的多光子分量，而且还考虑了真空混合和单个光子统计的色散。我们将这种方法应用于从光学参量振荡器产生的高纯度单光子，并表明它们可以导致至少14的Fock态能力。我们的工作为单光子源及其在随后的严格应用中的使用展示了一个新的集体基准。
2021-05-25 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
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-enhanced metrology with large Fock states
International Quantum Academy（国际量子研究院）；Shenzhen Institute for Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学深圳量子科学与工程研究院）；Guangdong Provincial Key Laboratory of Quantum Science and Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学广东省量子科学与工程重点实验室）；CAS Key Laboratory of Quantum Information, University of Science and Technology of China（中国科学院量子信息重点实验室，中国科学技术大学）；Department of Physics, Southern University of Science and Technology（南方科技大学物理系）
本文提出利用大数Fock态实现量子增强计量，通过可编程滤波器生成接近100个光子的Fock态，并在位移和相位测量中实现接近海森堡标度的计量性能。
2026-01-30 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
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
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
Multiphoton heralding generates large-amplitude squeezed Schrödinger cat states and parity-selective Fock superpositions from squeezed vacuum via an OPA
School of Physics,Liaoning University（辽宁大学物理学院）
提出利用光学参量放大器（OPA）的多光子触发方案，通过注入和检测光子实现高阶光子减法，从而生成大振幅压缩薛定谔猫态和低阶宇称选择性Fock叠加态，这些态具有强Wigner负性和高相空间复杂度，且在光子损失下仍保持复杂性，超越海森堡极限。
2026-05-22 quant-ph
Lower- and higher-order nonclassical properties of photon added and subtracted displaced Fock states
利用各种低阶和高阶非经典性的证据，研究了加光子和减光子位移Fock态的非经典性质。紧解析表达式得到的非经典证人。使用这些表达式，它是建立，这些状态和状态，可以得到它们的极限情况下（除相干态）是高度非经典的，因为它们显示存在的低，高阶反聚束和亚泊松光子统计，除了通过Mandel $Q_M$参数，零Q函数，Klyshko的标准，和Agarwal-Tara标准揭示的非经典功能。此外，我们还利用非经典性的证据对加光子和减光子的位移Fock态的非经典性进行了比较。这已经确立了在两种类型的非高斯性诱导操作（即，光子加法和减法），光子加法对非经典性质的影响更强。此外，还提出了从压缩真空态产生加光子和减光子位移Fock态的光学设计。
2018-08-04 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
A high-fidelity single-photon source based on a type-II optical parametric oscillator
利用低于阈值的连续波II型光学参量振荡器，我们已经证明了一种新的具有高保真度的预示单光子源。所产生的状态的特点是零差检测，并表现出79%的保真度与单光子Fock状态（91%的检测损失校正后）。低真空混合和良好定义的时空模式是它们随后用于量子信息处理的关键要求。
2012-07-27 quant-ph
Optical generation of hybrid entangled state via entangling single-photon-added coherent state
提出了一种实现单光子附加相干态（SPACS）纠缠的可行方案，并指出除了Sanders纠缠相干态外，SPACS纠缠还导致了量子Fock态和经典相干态的新的混合纠缠形式.探讨了两种混合纠缠态的本质区别。这种HES以一种自然的方式在离散变量和连续变量纠缠之间提供了一种新的联系。
2005-11-10 quant-ph
Deterministic production of free-propagating Fock states of programmable photon number from a single atom-cavity system
我们提出了一种从单模光腔与单原子和激光脉冲相互作用中产生按需泄漏Fock态的机制。光子的数目可以选择，因为它是由原子的基态的塞曼子结构及其初始状态决定的。当圆偏振激光脉冲通过远失谐拉曼散射完全转移基态超精细态$F$的塞曼子能级之间的原子布居数从而产生线偏振腔光子时，实现了$1\leq n\leq2F$光子的自由传播Fock态的确定性产生。我们分析了考虑自发损耗和腔阻尼时光场的演化。我们证明了利用同一原子的不同跃迁产生不同光子数的Fock态的可能性。我们还表明，这种技术提供了一个确定性的来源的训练相同的多光子Fock态，如果一个序列的左，右圆偏振激光脉冲。所得到的态在量子计算和模拟中有潜在的应用。
2012-02-21 physics.atom-ph quant-ph
