利用共振非线性光学实现高效光子计数和单光子产生

基于共振拉曼光场激发自旋相干的可逆量子光数据存储

Reversible quantum optical data storage based on resonant Raman optical field excited spin coherence

提出了一种利用共振拉曼场激发的自旋相干性实现可逆量子光存储的方法，其中自旋相干性存储在非均匀加宽的自旋系综中。与光子回波方法不同，本技术使用2 π拉曼光学再定相脉冲，并且可以利用多模（并行）光学信道，其中多模访问对全光和量子信息处理都有很大的益处。

用快速像素相机对Hong-Ou-Mandel光学聚束光子的计数

Counting of Hong-Ou-Mandel Bunched Optical Photons Using a Fast Pixel Camera

硅像素相机具有很好的时间分辨率（$\sim$纳秒）检测多个，聚束的光学光子的用途进行了探讨。我们提出的相机的特点，并描述实验证明其计数能力。我们使用一个自发参量下转换源产生相关光子对，并利用光纤耦合分束器中的Hong-Ou-Mandel干涉效应将光子对聚束到同一输出光纤上。它示出的时间和空间分辨率的相机，使独立的检测两个光子同时出现从一个单一的空间模式。

QED腔中自然非均匀展宽原子的非共振拉曼回波量子存储

Off-resonant Raman echo quantum memory on atoms with natural inhomogeneous broadening in optical QED cavity

提出了一种在非共振拉曼原子跃迁的最佳QED腔中实现基于光子回波的量子存储的新方案。该方案采用原子系综，其特征在于由任意窄的均匀光谱分量组成的共振线的光学薄共振跃迁和自然的非均匀加宽。该方案提供了鲁棒的和相当简单的相干控制的光原子动力学，可以通过使用现有的光学技术实现，并打开了一个实用的方法，实现高效的长寿命多模光量子存储器。

光相干态的最佳鉴别并不总是通过相干光干涉、光子计数和反馈来实现的

Optimal discrimination of optical coherent states cannot always be realized by interfering with coherent light, photon counting, and feedback

众所周知，对于任意二元光学相干态的最小误差量子测量可以通过包括与相干参考光干涉、光子计数和反馈控制的接收器来实现。结果表明，对于三值光相干态，这种接收机并不总能实现最小误差测量。找到这样的接收器的最大成功概率的上界的问题可以被公式化为凸规划。我们推导出它的对偶问题，并在数值上找到上界。至少对于三进制相移键控相干态，这个界限没有达到最小误差测量的界限。

基于线阵光学和光子计数的多光子层析成像

Multiphoton Tomography with Linear Optics and Photon Counting

从全同系综中确定一个未知的量子态是量子科学中的一项基本任务，但在实验上要求很高。在这里，我们研究的测量基地的数量需要充分表征一个任意的多模状态包含一定数量的光子，或任意混合的这种状态。我们表明，这一任务可以实现仅使用线性光学和光子计数，产生一个实用的，但非通用的投影测量集。我们推导出所需的最小数量的测量设置和数值计算表明，这个下限是饱和的随机线性光学配置，如当相应的酉变换是哈尔随机。此外，我们表明，对于N个光子，任何酉2N-设计可以用来推导出一个分析，但非最佳的，状态重建协议。

用线性光学和连续光子计数实现投影测量

Implementation of projective measurements with linear optics and continuous photon counting

我们调查的可能性，实现一个给定的投影测量使用线性光学和任意快速前馈的基础上连续检测的光子。特别是，我们系统地推导出所谓的Dolinar方案，实现了最小的二进制相干态的错误鉴别。此外，我们表明，Dolinar型的方法也可以适用于投影测量的光子量子比特信号的制度。我们的研究结果表明，对于实施投影测量与线性光学，在原则上，单位的成功概率可以接近，即使不使用昂贵的纠缠辅助状态，因为它们需要在所有已知的（近）确定性线性光学建议。

共振增强喇曼产生中的动态光学双稳态

Dynamic optical bistability in resonantly enhanced Raman generation

我们报道了Rb蒸气中共振增强受激拉曼散射的新动力学行为。特别地，我们证明了拉曼散射光场响应于驱动激光场强度和/或频率的变化的动态滞后。这种效应可以被描述为由原子相干性的形成和衰减引起的光学双稳的动态形式。我们已经将这种现象应用于全光开关的实现。

光腔内铷蒸气四波混频的三倍频谐振光学参量振荡器

Triply-resonant Optical Parametric Oscillator by Four-wave Mixing with Rubidium Vapor inside an Optical Cavity

我们提出了一个实验演示的同时超过阈值振荡的斯托克斯和反斯托克斯场连同单个泵浦光与铷原子内的光学驻波腔。利用三能级原子系统中双光子跃迁产生的大色散，可以很容易地实现三重共振条件。该工作为实现高效率的非线性频率转换提供了一种途径，所产生的明亮Stokes和反Stokes腔输出光束在量子信息科学中具有潜在的应用价值。

全电介质共振腔微波与电信波光电转换装置

All-Dielectric Resonant Cavity Electro-Optic Transduction Between Microwave and Telecom

基于全电介质共振腔实现微波与电信波光电转换，具备高效率和低噪声的特性，适用于高精度微波场传感和量子转换

非共振腔中单个量子点的相干光谱

Coherent Optical Spectroscopy of a Single Quantum Dot Via an Off-Resonant Cavity

在耦合量子点（QD）光学腔系统的实验中，即使在多个腔线宽失谐的情况下，也观察到量子点与腔之间的显著相互作用。这种相互作用归因于非相干声子介导的散射过程，在原子系统中是不存在的。在这里，我们证明，尽管其不相干的性质，这个过程保留了量子点和强驱动激光之间的相干相互作用的签名，这可以通过从非谐振腔的光发射观察到。在双色驱动下，腔发射表现出与量子点跃迁的光学修饰一致的光谱特征。除了揭示非共振QD腔相互作用的新方面之外，这一结果还提供了一种比传统方法更简单的相干探测QD的新方法，并开辟了采用非共振腔在量子网络中光学接口QD节点的可能性。

开放量子系统中计数统计的渐近大偏差

Asymptotic Large Deviations of Counting Statistics in Open Quantum Systems

本研究利用半马尔可夫过程方法，计算三类开放量子系统计数统计的大偏差，得到前两类系统标度累积量生成函数的根式解与第三类系统的渐近大偏差，揭示了零电流和大电流下大偏差率函数的规律。

简并三谐振光参量放大器中的类电磁感应相干效应

Electromagnetically-Induced-Transparency-Like Effect in the Degenerate Triple-Resonant Optical Parametric Amplifier

实验研究了三谐振光参量放大器对简并次谐波光场的吸收和色散特性。在实验中，利用次谐波作为探测场，谐波作为泵浦场。我们证明了在三谐振OPA中，当谐振腔的线宽比次谐振腔的线宽窄时，可以模拟类EIT效应。然而，在双谐振OPA中不能观察到这种现象。窄的透明窗口出现在反射场中。特别是在三共振OPA的色散谱中，观测到了次谐波场的色散曲线的急剧变化，这可能导致在原子EIT介质中观测到的慢光。

Determination of the asymptotic limits of adaptive photon counting measurements for coherent-state optical phase estimation

Physical realizations of the canonical phase measurement for the optical phase are unknown. Single-shot phase estimation, which aims to determine the phase of an optical field in a single shot, is critical in quantum information processing and metrology. Here we present a family of strategies for single-shot phase estimation of coherent states based on adaptive non-Gaussian, photon counting, measurements with coherent displacements that maximize information gain as the measurement progresses, which have higher sensitivities over the best known adaptive Gaussian strategies. To gain understandin…

利用光压缩和光子计数的条件隐形传态

Conditional teleportation using optical squeezers and photon counting

提出了一种利用双模压缩真空实现光场量子态条件隐形传态的方案。Alice将输入态与另一个压缩装置上的一个压缩模混合，并检测输出光子数。然后将结果传达给Bob，Bob相应地移动他的部分的光子数。这是对最近的方案[G.J.米尔本和S.L. Braunstein，Phys.Rev.A60，937（1999）]，其中考虑了光子数差和相位和的测量。我们表明，对于某些类别的状态，这种方法可以产生非常高的保真度的隐形传态，然而，成功的概率可能是有限的。

腔场阻尼过程层析成像和量子非破坏光子计数测量Fock态寿命

Process tomography of field damping and measurement of Fock state lifetimes by quantum non-demolition photon counting in a cavity

用非共振里德伯原子监测高$Q$超导腔中量子场的弛豫。场，受到重复量子非破坏（QND）光子计数，经历光子数态之间的跳跃。我们选择从一个给定的Fock态演化的场实现的合奏，并重建其光子数分布的后续演变。我们实现了以这种方式的光子数弛豫过程中产生的所有Fock状态之间的跳跃率的断层扫描。发现$n$光子态（$0\leq n \leq 7$）的阻尼率随$n$线性增加。结果与理论非常吻合，包括一个小的热贡献。

单光子线性光学量子精密测量--实验误差、资源计数和量子克拉美-罗界

Linear optical quantum metrology with single photons --- Experimental errors, resource counting, and quantum Cramér-Rao bounds

量子数-路径纠缠是用于超灵敏量子精密测量的资源，并且特别地提供子散粒噪声或甚至海森堡限制的灵敏度。然而，这种数路纠缠被认为是资源密集型的，首先要创建-通常需要非常强的非线性，或具有前馈的非确定性准备方案，这是难以实现的。最近在[物理学评论] Lett。114，170802（2015）]我们证明了来自玻色子采样启发的干涉仪的数字路径纠缠可以用来击败散粒噪声限制。在这篇手稿中，我们比较和对比不同的干涉方案，讨论资源计数，计算精确的量子克拉美-拉奥界限，并研究实验误差的细节。

利用相干态和位移光子计数估计光学相位

Optical phase estimation via coherent state and displaced photon counting

在量子极限精度下，研究了弱相干态的相位传感。受相干光通信中次优量子测量的启发，提出了一种新的相位估计检测方案。我们从理论上分析了我们的检测方案，我们称之为位移光子计数，相位传感的Fisher信息方面的性能，并表明位移光子计数优于静态零差和外差检测在宽范围内的目标相位。利用线性光学器件和超导纳米线单光子探测器进行了原理验证实验。结果表明，我们的方案克服了理想零差测量的限制，即使在实际的缺陷。

基于超导单光子探测器的光子计数光相干域反射测量

Photon-counting optical coherence-domain reflectometry using superconducting single-photon detectors

我们考虑在相干域成像中使用单光子计数探测器。在这种模式下操作的检测器表现出降低的噪声，这导致对弱光源和弱反射样品的灵敏度增加。特别是，我们实验证明了使用超导单光子探测器（SSPD）的光学相干域反射计（OCDR）的可能性。这些检测器在整个光谱范围内是敏感的，这对于在生物样品中进行这种成像是有用的。SSPD的计数率高达100 MHz，如果光通量足够，它还可以提供高速率的数据采集。

三维光晶格中单个铷原子的近共振荧光光谱分析

Analysis of the near-resonant fluorescence spectra of a single rubidium atom localized in a three-dimensional optical lattice

补充信息是最近的工作W。Kim等，关于强Lamb-Dicke区中三维光晶格中单个铷原子近共振谱的物质波隧穿致增宽。

基于超低噪声上转换单光子探测器的217 km长距离光子计数光时域反射计

217 km long distance photon-counting optical time-domain reflectometry based on ultra-low noise up-conversion single photon detector

我们展示了一个光子计数光时域反射与42.19分贝的动态范围使用超低噪声上转换单光子探测器。采用长波泵浦技术和体布拉格光栅，降低了上转换单光子探测器的噪声，获得了-139.7dBm/sqrt（Hz）的噪声等效功率。我们使用长度为216.95 km的光纤进行OTDR实验，并表明我们的系统可以在13分钟的测量时间内以优于10 cm的距离分辨率识别整个光纤长度上的缺陷。

介观系综中原子的精确计数

Accurate Atom Counting in Mesoscopic Ensembles

许多冷原子实验依赖于精确的原子数检测，特别是在量子增强计量学的背景下，单粒子水平的效应很重要。在这里，我们调查的限制，原子数计数通过共振荧光检测的介观样品的被困原子。我们的特点，这些荧光测量的精度开始从单原子水平超过一千。通过研究主要的噪声源，我们获得了原子数高达1200的单原子分辨率。这种能力是未来实验的介观原子系综的高度纠缠态的一个必要的先决条件。

半导体量子阱中的共振增强非线性光学：在灵敏红外探测中的应用

Resonantly enhanced nonlinear optics in semiconductor quantum wells: An application to sensitive infrared detection

一类新的相干非线性光学现象，涉及量子阱中的诱导透明，被认为是在一个特定的应用范围内敏感的长波长红外探测。结果表明，最强的退相干机制可以被抑制或减轻，导致在半导体量子阱中的非线性光学效应的显着增强。

光子计数攀登Jaynes-Cummings阶梯

Climbing the Jaynes-Cummings ladder by photon counting

我们提出了一种新的方法来观察强耗散腔量子电动力学系统中Jaynes-Cummings非线性的直接实验证据，其中大损耗与强光-物质相互作用竞争。这是一个非常热门的问题，特别是对于微腔中的量子点，其中从Jaynes-Cummings阶梯的更高梯级的过渡仍有待明确证明。我们比较了系统的相干和非相干激发，发现失谐发射器的共振激发使得在目前可用的实验系统中可以明确地证明很少的光子量子非线性。

双量子点发射光子的全计数统计

Full Counting Statistics of Photons Emitted by Double Quantum Dot

本文分析了双量子点与高质量微波谐振腔电偶极相互作用所发射光子的全计数统计特性。我们发现，在共振条件下的能量分裂的DQD和光子的能量在谐振腔中，光子统计表现出亚泊松分布和反聚束。在理想情况下，当系统退相干仅仅源于光电探测时，光子噪声降低到泊松分布的噪声的一半以下，并且与电流噪声一致。即使在DQD中的适度退相干下，光子分布也保持亚泊松分布。我们证明了基于约瑟夫森结的光电倍增管可以用于实验评估发射光子的统计。

基于上转换探测器和光纤法布里-珀罗扫描干涉仪的光子计数布里渊光时域反射计

Photon-counting Brillouin optical time-domain reflectometry based on up-conversion detector and fiber Fabry-Perot scanning interferometer

提出了一种利用上转换单光子探测器和光纤法布里-珀罗扫描干涉仪（FFP-SI）实现直接探测布里渊光时域反射（BOTDR）的方法。利用探测器的高信噪比和FFP-SI的高光谱分辨率，在多定标器上以较小的数据量直接记录了保偏光纤（PMF）上的布里渊频谱。与采用相干探测的传统BOTDR相比，光子计数BOTDR结构简单，数据处理容易。在演示实验中，对10 km保偏光纤在不同温度和应变条件下的布里渊谱的功率、谱宽和频率中心等特征参数进行了同步分析。

倾斜光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的非线性共振隧穿

Nonlinear resonant tunneling of Bose-Einstein condensates in tilted optical lattices

在平均场近似下研究了倾斜光晶格中玻色-爱因斯坦凝聚体的隧穿衰变。我们介绍了一种新的方法来计算也激发共振本征态的Gross-Pitaevskii方程，基于网格松弛程序与复杂的吸收势。该算法在广泛的参数范围内有效地工作，其中已建立的方法失败。它使我们能够详细研究共振隧穿机制中的非线性效应，其中通过共振耦合到激发的不稳定状态来增强衰减速率。

共振非线性光学相互作用中的原子相干和干涉现象

Atomic coherence and interference phenomena in resonant nonlinear optical interactions

考虑了量子跃迁中的干涉效应，引起无反转放大、光学透明和非线性光学频率转换的增强。回顾了相关的早期理论和实验结果。松弛过程的作用，自发级联的偏振，局部场效应，多普勒展宽，以及在光谱连续的干扰的具体功能进行了讨论。

高强度x射线诱导的光修饰共振俄歇过程

Optically-dressed resonant Auger processes induced by high-intensity x rays

我们已经揭示了相干多光子干涉起源于不同的量子路径所采取的俄歇电子诱导的高强度的X射线/XUV脉冲下的存在下，一个强大的光场。这些干扰在角分辨俄歇电子谱中产生了一个清晰的特征：俄歇衰变通道能量的不对称性。为了说明这种效应，我们考虑了Ne $^{+}$中跃迁$2p^{5} \!\leftrightarrow\! 1s^{-1}2p^{6}$的共振俄歇衰变。模拟结果表明，这些干涉对X光场和光场的参数非常敏感。

Optical repumping of resonantly excited quantum emitters in hexagonal boron nitride

Resonant excitation of solid-state quantum emitters enables coherent control of quantum states and generation of coherent single photons, which are required for scalable quantum photonics applications. However, these systems can often decay to one or more intermediate dark states or spectrally jump, resulting in the lack of photons on resonance. Here, we present an optical co-excitation scheme which uses a weak non-resonant laser to reduce transitions to a dark state and amplify the photoluminescence from quantum emitters in hexagonal boron nitride (hBN). Utilizing a two-laser repumping scheme…

负折射率材料中后向波的共振非线性光学

Resonant nonlinear optics of backward waves in negative-index metamaterials

研究了负折射率掺杂介质中后向波共振四波混频的特殊性质。由于从控制场到信号场的相干能量转移，在这种复合材料中，负折射率和非线性光学响应以及非线性传播过程的量子控制的独立工程的可行性。激光诱导透明，量子开关，频率可调窄带滤波，放大，实现一个微型无镜光学参量发生器的纠缠后向波和普通波的研究过程中可能的应用。

Rydberg介质中阻塞诱导的非线性光学共振增强

Blockade-induced resonant enhancement of the optical nonlinearity in a Rydberg medium

我们预测的共振增强的非线性光学响应的相互作用里德伯气体的条件下的电磁感应透明。这种增强源于一个双光子过程，该过程在强控制场的作用下使一对原子的电子态共振耦合。我们计算的光学响应的三能级系统，明确包括中间态的动力学。我们得到了弱经典探测场三阶极化率的解析表达式。当探测场失谐量等于控制场拉比频率时，非线性吸收在双光子共振时表现出最强的共振行为。介质的非线性色散表现出各种空间形状，这取决于相互作用强度。基于所开发的模型，我们提出了一个现实的实验方案，通过执行传输测量来观察共振。

微波谐振腔中磁场耦合的原子微波-光信号转换

Atomic microwave-to-optical signal transduction via magnetic-field coupling in a resonant microwave cavity

原子蒸气提供了许多机会来操纵跨越宽范围的电磁波谱的电磁信号。这里，具有音频调制的微波信号通过利用原子微波-光学双谐振和由谐振高Q微波腔放大的磁场耦合来对光信号中的信息进行编码。使用这种方法，音频信号被编码为GHz载波中的幅度或频率调制，通过电缆或自由空间传输，通过腔增强的原子-微波相互作用解调，最后，光学检测以提取原始信息。这种原子腔信号转换技术提供了一种强大的手段，通过它在微波场和光场之间传输信息，所有这些都使用相对简单的实验装置，而无需有源电子器件。

Quantum Nondemolition Photon Counting With a Hybrid Electromechanical Probe

Quantum nondemolition (QND) measurements of photons is a much pursued endeavor in the field of quantum optics and quantum information processing. Here we propose a novel hybrid optoelectromechanical platform that integrates a cavity system with a hybrid electromechanical probe for QND photon counting. Building upon a mechanical-mode-mediated nonperturbative electro-optical dispersive coupling, our protocol performs the QND photon counting measurement by means of the current-voltage characteristics of the probe. In particular, we show that the peak voltage shift of the differential conductance …

光纤引导掺杂谐振介质中控制光孤子的潜在可能性

Hidden possibilities in controlling optical soliton in fiber guided doped resonant medium

已知光纤引导的光信号在掺铒非线性谐振介质中传播产生更清洁的孤子脉冲，其由耦合到非线性薛定谔方程的自诱导透明（SIT）描述。我们发现了两个新的可能性隐藏在其可积结构，放大和控制的光脉冲。利用该模型的可积性所允许的变孤子宽度，可以通过调节初始粒子数反转来调节展宽脉冲。这种效果可以通过其受约束的可积层次的另一种创新应用来增强，提出了多个SIT媒体的系统。这些理论预测在细节上是可行的，修正了一个众所周知的结果的局限性。