Higher-order sub-Poissonian-like nonclassical fields: Theoretical and experimental comparison
定义高阶亚泊松类场的标准给出了使用五个不同的量：（I）积分强度的时刻，（II）光子数，（III）积分强度波动，（IV）光子数波动，和（V）光计数和光子数分布的元素。揭示了力矩准则之间的关系。该标准的性能进行了实验研究，使用一组潜在的亚泊松场获得后选择从双光束。基于积分强度和光子数矩的准则和使用光计数分布元素的准则被认为是最有力的。在前一种情况下，实验上达到了五阶非经典态，在后一种情况下甚至观察到了九阶非经典态。
2017-09-25 quant-ph
Compound twin beams without the need of genuine photon-number-resolving detection
研究了从大量的同卵双生光束中产生更强的多模双生光束的方案，这些光束足够弱，使得单光子灵敏的开/关探测器足以探测它们。分析了强度高达数百个光子对的非经典双光束的统计特性。它们的性质进行了比较，真正的孪生光束，需要在他们的实验研究中的光子数分辨探测器。分析了利用这种复合双光束产生亚泊松光和测量亚散粒噪声精度的吸收。本文提出了一个适用于双光束复合的理论模型来解释实验数据。
2021-08-27 quant-ph
Heralded Source of Bright Multi-mode Mesoscopic Sub-Poissonian Light
在直接探测方案中，我们观察到了由参量下转换产生的多模双色压缩真空的7.8dB的双光束压缩。应用后选择，我们有条件地制备了一个亚泊松光态，平均每个脉冲包含$6.3\cdot10^5$光子，具有Fano因子$0.63\pm0.01$。该计划可以被认为是预示着准备的脉冲的平均能量变化之间的几十和几百fJ和不确定性大大低于散粒噪声水平。这种脉冲可以用于计量（例如，用于辐射计校准）以及用于探测多模非线性光学效应。
2016-06-21 quant-ph
Experimental joint signal-idler quasi-distributions and photon-number statistics for mesoscopic twin beams
最近测量了每模含有几十个光子的孪生光束的信号-闲频光电子联合分布。利用先前发展的参量下转换中联合准分布的微观量子理论，我们利用实验数据描述了孪生光束的准分布特性。负值以及振荡行为的量子区域的特征，随后确定的联合信号空闲的准分布的集成强度。此外，条件和差异光子数分布被证明是子泊松和子散粒噪声，分别。
2007-08-16 quant-ph
Sub-shot-noise photon-number correlation in mesoscopic twin-beam of light
我们证明了亚散粒噪声光子数的相关性在（时间）多模介观（$\sim 10^3$检测到的光子）双光束产生的ps脉冲自发非简并参数下转换。我们分别检测了在孪生相干区收集的光子的信号和闲频分布，发现光子计数差的方差低于散粒噪声极限3.25 dB。双光束中包含的时间模式的数量以及双相干区域的大小取决于泵浦强度。我们的方案是基于自发下转换，因此不会受到限制，由于有限增益的参数过程。双光束也被用来证明一个非经典（亚泊松）状态的条件准备。
2007-06-06 quant-ph
Statistical properties of twin beams generated in spontaneous parametric downconversion
描述了超短强脉冲泵浦下自发参量下转换光子对所形成的光场的光子数统计测量。最终的检测量子效率，噪声以及可能的损失的一个或两个光子从一对考虑。沿着所开发的模型分析了由增强型单光子CCD相机提供的测量数据。联合信号闲频光子数分布的期望最大化算法得到。信号光子数和闲频光子数的协方差等于80%。在我们的情况下，所产生的光子对的统计被确定为泊松。信号场和闲频场的积分强度分布显示出场之间的强相关性。这种分布在某些区域出现负值，清楚地表明了由光子对组成的光的非经典特性。
2003-10-10 quant-ph
Conditional transfer of quantum correlation in the intensity of twin beams
实验证明了一种在连续变量下传输量子关联的条件方案。两对孪生光束中的量子关联被转移到两个初始独立的闲频光束中，每个光束的特征在于强度差压缩为7.0 dB。量子关联转移导致两个闲频光束之间的强度差压缩为4.0 dB。研究了制备概率和转移概率与选择带宽的关系。
2005-04-06 quant-ph
Conditional preparation of states containing a definite number of photons
利用贝叶斯理论分析了一种有条件地建立单模或多模光子数态的技术。我们考虑了当预告探测器是Fitch等人最近证明的时间复用光子数分辨探测器时，由非种子光学参量放大器产生的光子产生的预告N光子态[Phys. Rev. A 68，043814（2003）]。同时由Achilles等人[Opt. Lett. 28，2387（2003）.]。我们发现，即使有显着的损失，预示着检测器，字段与子泊松光子数分布可以创建。我们还表明，使用这种技术创建的预示多模字段更强大的探测器损耗比单模字段。
2007-11-01 quant-ph
Optomechanical preparation of photon number-squeezed states with a pair of thermal reservoirs of opposite temperatures
本研究提出一种无需精确控制量子动力学、抗耗散的光子数压缩态制备机制，利用正负温度热库的两类耗散自平衡生成亚泊松分布稳态，并结合腔光力学系统参数验证了方案可行性。
2023-08-24 quant-ph
Security of the decoy-state BB84 protocol with imperfect state preparation
本研究分析了在不完美强度和偏振调制导致源缺陷的情况下，高效诱骗态BB84量子密钥分发协议的安全性，并探讨了非泊松光子数统计与基依赖性，且得到了实验表征支持。
2023-11-22 quant-ph
Experimental photon addition and subtraction in multi-mode and entangled optical fields
本文利用同一实验装置比较了多模热场、亚泊松场和孪生光束中多次光子添加与扣除的效果，发现光子添加态通常具有更强的非经典性和非高斯性，而在孪生光束中两种操作因光子配对而性质相当。
2024-07-12 quant-ph
Generation and detection of a sub-Poissonian atom number distribution in a one-dimensional optical lattice
我们演示了制备和检测的原子数分布在一维原子晶格的方差$-14$ dB低于泊松噪声水平。一个包含几千个原子的介观系综被困在一个光子的倏逝场中。原子序数的测量是通过双色零差干涉术与一个pW功率的散粒噪声限制探针。由双光子晶体引导的倏逝波探针的强耦合允许在一维阱中的一些$10^3$原子的系综上实时测量$\pm 8$原子的精度。该方法非常适合于通过量子非破坏测量产生集体原子纠缠或自旋压缩态，以及用于一维晶格中奇异原子态的层析成像。
2014-10-15 physics.atom-ph quant-ph
Compound beams for direct experimental comparison of quantum operations
University of Oslo（奥斯陆大学）；Faculty of Science, Palacký University（帕拉茨基大学理学院）；Joint Laboratory of Optics of Palacký University and Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（帕拉茨基大学与捷克科学院物理研究所联合光学实验室）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
该研究提出复合光束用于模拟量子操作特性，比较多模热光束等的光子加减操作，发现光子加操作对前两类光束更优、光子减操作对多模孪生光束更优，还实现了近乎理想的实验光子加操作。
2026-10-15 quant-ph
Remote state preparation and teleportation in phase space
利用相空间中的维格纳函数分析了连续变量远程态的制备和隐形传态。我们提出了一个远程压缩态制备方案，其中一个光束的零差检测被用作另一个光束压缩的条件源。该方案也适用于噪声测量，并提供压缩，如果零差量子效率大于50%。相空间方法提供了一个方便的框架来描述隐形传态作为一个广义的条件测量，并评估相关的退化效应，如有限量的纠缠，沿线的损失，和非单位量子效率在发送位置。
2003-01-21 quant-ph
Fully-Passive Twin-Field Quantum Key Distribution
University of Calgary（卡尔加里大学）；University of Hong Kong（香港大学）；University of Toronto（多伦多大学）；Centre for Quantum Information and Quantum Control (CQIQC)（量子信息与量子控制中心）
本文提出一种全被动双场量子密钥分发协议，通过后处理实现基选择、诱骗态准备和编码，消除源调制器和探测器的潜在侧信道，保持高密钥率优势，提升实现安全性和性能。
2026-03-24 quant-ph
Detecting correlated errors in twin-field quantum key distribution
我们实验证明，我们可以检测相关错误的双场量子密钥分发（TFQKD）系统中使用的技术，这是相关的自洽层析。我们实现了一个TFQKD系统的基础上的光纤Sagnac环，其中爱丽丝和鲍勃编码的信息在相位的弱相干态，在相反的方向上传播的循环。这些状态在退出循环时会产生干扰，并被第三方查理检测到，查理将测量结果报告给爱丽丝和鲍勃。我们发现，这是可能的爱丽丝和鲍勃检测相关的状态准备和测量错误，而只相信自己的个人状态，而不信任查理的测量。
2023-01-10 quant-ph
Ab-initio tree-tensor-network digital twin for quantum computer benchmarking in 2D
本文提出一种基于从头算树张量网络的二维数字孪生方法，用于Rydberg原子量子计算机的基准测试，量化了门串扰效应，并验证了高保真度制备五比特重复码初态和64比特GHZ态的可行性。
2024-05-23 quant-ph
A Note on Quantum Key Channel Efficiency and Security using Correlated Photon Beam Transmitters
量子相关光子源提供了一种抑制多光子发射的手段，从而提高了准单光子量子密钥分发系统的安全性和效率。我们提出了说明性的光子计数统计的泊松源条件下的光子数测量的完全相关的孪生光束与非理想光子计数器。我们表明，需要高光子计数效率，以获得显着改善的信道效率（每符号的位数）和/或安全性（以减少香农熵泄漏的形式）在一个单一的光束源。
2000-08-04 quant-ph
Delayed Twin Observables Are They a Fundamental Concept in Quantum Mechanics?
先前在远相关背景下研究的相对子系统孪生事件和孪生可观测量首先被推广到不一定复合系统的纯态，然后它们被进一步推广到由于量子系统的么正演化而产生的延迟孪生。延迟孪生观测量的多功能方面进行了研究的必要条件和充分条件，使各种应用成为可能。其中三个是素描：准备一些量子实验，容易解决的一个难题，在一个重要的斯卡利等人。真正的实验，最后，它表明，在量子力学的精确测量是一个例子的对立子系统延迟双胞胎在二分纯态。
2013-01-29 math-ph math.MP quant-ph
A bright triggered twin-photon source in the solid state
一个非经典光源发射的相同的光子对代表了一个多功能的资源，跨学科的重要性，在量子光学和量子生物学的应用。受益于这种类型的量子光源的新兴研究领域包括量子光谱学或对光子统计敏感的感光细胞的实验。到目前为止，光子孪晶主要是使用参数下转换源产生的，依赖于泊松数分布或原子，表现出低发射率。在这里，我们提出并实验证明了有效的，触发产生的光子双胞胎使用的能量简并双激子激子辐射级联的一个单一的半导体量子点。这种纳米结构确定性地集成在微透镜内，以高达（234 $\pm$ 4）kHz的速率发射高度相关的光子对，能量和偏振退化。此外，我们验证了显着程度的光子不变性，并直接观察双光子发射采用光子数分辨探测器，这使得重建的发射光子数分布。
2017-01-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Deterministic Minimum-Leakage Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Phase-Conjugated Twin Beams
School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University（中山大学电子与信息工程学院）
研究基于相位共轭孪生光束的确定性最小泄漏连续变量量子密钥分发，提出去除爱丽丝端宣告步骤的双模协议，分析其与宣告协议的关系及不同压缩下的密钥率，还研究了相关双模高斯攻击，表明该方法为对称最小泄漏 CV-QKD 提供新途径。
2026-09-09 quant-ph
Quantum Process Tomography with Digital Twins of Error Matrices
本文提出通过整合误差矩阵的数字孪生来提升多量子比特系统的量子过程全息图精度，实验验证实现了比标准QPT至少一个数量级的保真度提升。
2025-12-01 quant-ph
Proposal for Observing Nonclassicality in Highly Excited Mechanical Oscillators by Single Photon Detection
本文提出一种腔光力学态制备协议，通过相干态制备与单拉曼散射光子投影测量，使任意大相干振幅的机械振子进入非经典态，并借助拉曼边带光子统计观测其亚泊松声子分布。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unbiased estimation of an optical loss at the ultimate quantum limit with twin-beams
损耗测量是光谱学和成像的基础，因此渗透到所有科学分支，从化学和生物学到物理学和材料科学。然而，量子力学定律为灵敏度设置了极限，受到探测平均能量的约束。这可能是不确定性的主要来源，例如在处理生物样品或光敏化学品等精密系统时。结果表明，普通的（经典的）探测光束，即具有泊松光子数分布的光束，根本不足以以最高的灵敏度测量小的损耗。相反，我们证明了一个量子相关的光束对，称为双光束状态，允许达到最终的灵敏度为所有的能量制度（甚至小于一个光子每模式）与最简单的测量策略。一对光束中的一个光束指向样品，而第二个光束用作参考，以补偿经典漂移和最基本量子能级的波动。该方案也是绝对和准确的，因为它自我补偿了源和探测器不可避免的不稳定性，否则可能导致强烈的偏差结果。此外，我们报告的最佳灵敏度每光子以往任何时候都取得了损失估计实验。
2017-10-25 physics.optics quant-ph
Un-symmetric photon subtraction: a method for generating high photon number states and their relevance to loss estimation at ultimate quantum limit
研究了非对称多光子相减孪生光束态的理论，通过Wigner分布函数证明了一种随着相减光子数的增加而产生类似于高光子数态的方法，该方法可以通过零差测量在实验上重建。一个关键点是，当双光束态的每模平均光子数较低时，通过光子相减可以获得高的非经典性。我们计算了光子统计的相空间分布函数，并发现在相同的低平均光子制度的亚泊松行为。此外，我们已经测试了这种状态的实用性，包括实际的吸收测量的检测损失，通过计算量子费舍尔信息从测量的维格纳函数后，相互作用的样品。我们已经比较了这些状态的性能相对于相干和演示的量子优势是如何与非经典增强。我们给出了三光子相减的结果，这些结果显示出明显的量子优势，超过了初始热态和相干态，在损耗估计上达到了量子极限。
2021-10-03 quant-ph
Shaping quantum pulses of light via coherent atomic memory
我们描述了一种用于产生具有可控光子数、传播方向、定时和脉冲形状的光脉冲的技术。该技术基于在具有所需数量的原子自旋激发的状态下制备原子系综，该原子系综随后被转换成光子脉冲。通过利用光子态的长寿命相干记忆和光密原子介质中的电磁诱导透明（EIT）来实现对脉冲的时空控制。利用光子计数实验，我们观察到少光子亚泊松光脉冲的产生和整形。我们讨论了利用这种技术控制产生高纯度n光子Fock态的前景。
2004-06-14 quant-ph
Temporal quantum fluctuations in the fringe-visibility of atom interferometers with interacting Bose-Einstein condensate
我们用半经典方法研究了玻色-约瑟夫森二聚体中相干损失和恢复的动力学。在拉比，约瑟夫森和福克相互作用制度的双模系统的相空间结构，进行了审查，并指定其WKB量子化的处方。局域态密度（LDOS），然后推导出任何给定的准备从其半经典投影到WKB本征态。利用LDOS及其能级间距的非线性变化，构造了初始制备的时间演化，研究了干涉条纹可见度的时间起伏。这些波动的定性行为和特征时间尺度由相关参与编号设定，量化制剂的光谱含量。我们采用这种方法来研究约瑟夫逊制度的相干动力学的几个初始状态的准备，包括一个双福克态和三个不同的相干态，我们表示为'零'，'PI'，和'边缘'（后两个都是分界线的准备，而零是标准的基态准备）。我们发现一个显着的协议之间的半经典预测和数值模拟的全量子动力学。因此，对于每种不同的制剂，都暗示了特征性的不同行为。
2012-11-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
AtomTwin.jl: a physics-native digital twin framework for neutral-atom quantum processors
European Center for Quantum Sciences, ISIS-CESQ (UMR7006), University of Strasbourg and CNRS（斯特拉斯堡大学与法国国家科学研究中心量子科学欧洲中心）；QPerfect SAS（QPerfect公司）
AtomTwin.jl 是一个用于开发和模拟量子协议、硬件配置及构建中性原子量子处理器数字孪生的开源 Julia 包，提供高性能求解器和可扩展框架，实现逻辑贝尔态制备。
2026-07-21 physics.atom-ph quant-ph
Quantum noise reduction in intensity-sensitive surface plasmon resonance sensors
我们研究了利用光子数具有对称统计特性的双模量子态来改进强度敏感的表面等离子体共振（SPR）传感器。为此目的，其中一种模式被发送到棱镜设置中，其中采用Kretschmann配置作为传感平台，并且待测量的分析物影响SPR激发条件。这种影响修改了随后由强度差测量方案分析的光的输出状态。我们表明，量子噪声的减少不仅是由于一个单一的模式的亚泊松统计性质，但也作为两个模式之间的光子数的非经典相关的结果。当与SPR传感器的高灵敏度相结合时，我们表明，使用双模量子态的光显着提高了分析物的折射率的估计精度。有了这个，我们能够确定一个明确的战略，以进一步提高SPR传感器的性能，这已经是一个成熟的技术在生物化学和医学传感应用。
2017-09-21 physics.optics quant-ph
Quantum non-Gaussianity criteria based on vacuum probabilities of original and attenuated state
量子非高斯态代表了一类重要的高度非经典态，其制备需要超出高斯运算和统计混合类的量子运算或测量。在这里，我们推导出基于真空的概率在原始量子态和通过一个有损耗的信道传输的状态的透射率T的基础上的量子非高斯性的认证标准。我们证明了该准则适用于任意多模状态，这对于它们在宽带光源和单光子探测器实验中的适用性是很重要的。有趣的是，我们的方法允许只使用一个光电探测器来检测量子非高斯性，而不是复杂的多路复用光子检测方案，以增加实验时间为代价。我们还提出了一个基于真空几率和平均光子数的量子非高斯性判据，并证明了该判据与基于真空几率对的判据密切相关。我们说明了所获得的标准的性能上的例子，现实的不完美的单光子状态建模为真空和单光子状态与背景泊松噪声的混合物。
2021-07-20 quant-ph
Quantum properties of transverse pattern formation in second-harmonic generation
研究了腔内二次谐波产生中一维横向斑图形成不稳定性的空间量子噪声特性。准概率分布的Q表示是用非线性随机朗之万方程实现的。我们研究这些方程，通过广泛的数值模拟和分析在线性化的限制。我们的研究，低于和高于斑图形成的阈值，是指导下的光子相互作用的微观计划的斑图形成在二次谐波产生。在接近斑图形成的阈值时，具有离轴临界波数相反方向的光束显示出高度相关。这是观察到的基本字段，为第二谐波字段，也为两个字段之间的互相关。还描述了涉及均匀横波数的非线性相关性，这些非线性相关性在线性化分析中未被识别。的远场的相对点之间的强度差异示出展示亚泊松统计，揭示了量子性质的相关性。我们观察到的基本和二次谐波领域的孪生光束的相关性，也非经典之间的相关性。
2002-02-27 quant-ph
Improving the entanglement transfer from continuous variable systems to localized qubits using non Gaussian states
我们研究了从一个二分连续变量（CV）系统到一对局域量子比特的纠缠转移，假设每个CV模通过非共振Jaynes-Cummings相互作用耦合到一个量子比特，两个子系统的相互作用时间不同.首先，我们考虑的情况下，CV系统准备在一个钟状叠加和调查的最大纠缠转移的条件。然后，我们分析了一般情况下的双模CV状态，可以表示为施密特分解的Fock数的基础上。这类包括高斯和非高斯CV状态，例如分别为双光束（TWB）和对相干（TMC，也称为双模相干）状态。在共振条件下，两个量子比特的相互作用时间相等以及不同的初始制备条件下，我们发现TMC态的纠缠转移比TWB态的纠缠转移更有效。从腔量子电动力学和超导量子比特等应用的角度出发，详细分析了非共振相互作用（失谐）和不同作用时间对两个量子比特纠缠转移的影响，并讨论了保持纠缠转移的条件。
2007-01-12 quant-ph
