Photonic Quantum Information Processing
利用光的信息处理无处不在，从通信、计量和成像到计算。当我们将光视为量子力学对象时，新的信息处理方式成为可能。在这篇综述中，我给出了如何用单光子实现量子信息处理的概述，以及在实践中实现各种应用仍然需要克服的障碍。我将特别强调光的量子力学性质，使它不同于经典光，以及这些性质如何与量子信息处理任务。
2016-03-16 quant-ph
Estimating the photon-number distribution of photonic channels with realistic devices and applications in photonic quantum information processing
在量子信息处理的许多应用中，表征未知光量子信道的输入-输出光子数分布是一项重要的任务。理想情况下，这将需要确定性光子数源和光子数分辨探测器，但这些技术仍在进行中。在这项工作中，我们提出了一个通用的方法来严格约束的输入输出光子数分布的一个未知的光通道使用标准的光学设备，如相干光源和非光子数分辨探测器/零差探测器。为了证明我们的方法的广泛实用性，我们考虑的安全性分析的实际量子密钥分发系统的基础上校准的单光子探测器和实验建议，实现时间相关的单光子计数技术，使用零差探测器，而不是单光子探测器。
2021-09-11 quant-ph
Quantum-memory-assisted multi-photon generation for efficient quantum information processing
在过去的二十年里，许多量子光学实验已经证明了小规模的量子信息处理应用与几个光子。除了这种原理证明的演示之外，有效地制备大量但确定数量的光子对于进一步扩大和加速光子量子信息处理是非常重要的。基于非线性参量过程的典型单光子产生技术面临着概率产生的挑战。在这里，我们证明了有效的同步光子从多个非线性参数预示单光子源（HSPS），使用量子存储器（QM）。我们的低损耗光学存储器极大地提高了（~ 30倍）来自两个独立HSPS的符合光子的产生速率，同时保持同步光子的高不可分辨性（95.7%）。作为一个应用，我们进行了第一次演示的基于HSP的测量设备无关的量子密钥分发（MDI-QKD）。这里展示的同步HSPS将为高效的量子通信和更大规模的光学量子计算铺平道路。
2017-05-01 quant-ph
Efficiency limits for linear optical processing of single photons and single-rail qubits
我们分析了通过线性光学处理和破坏性条件测量来提高单光子源或单轨光子量子比特效率的问题。与以前的工作相比，我们允许使用相干态，不限于光子计数测量。我们猜想，这是不可能的，以提高效率，证明了这一猜想的几个重要的特殊情况下，并提供了广泛的数值结果的一般情况。
2006-05-03 quant-ph
Fiber based source of photon pairs at telecom band with high temporal coherence and brightness for quantum information processing
用4ps的脉冲训练序列泵浦300 m色散位移光纤，在1550 nm通信波段实现了明亮的相关光子对脉冲光源。我们通过测量单个信号光子的二阶强度关联函数$g^{(2)}$来研究光源的相干特性。初步的Hong-Ou-Mandel型双光子干涉实验证实了这种光源的高时空相干性。该光源适用于量子信息处理中所需的独立光源的多光子量子干涉。
2008-01-02 quant-ph
Processing multi-photon state through operation on single photon: methods and applications
多光子态在量子信息技术中有着广泛的应用。利用本文提出的方法，可以将多个单光子量子比特乘积形式的多光子态的结构映射到一个单光子量子比特上，这个单光子量子比特也可以与其他光子形成可分离的乘积。这使得以处理单光子态的方式来处理这样的多光子态成为可能。未知量子比特鉴别的光学实现[B.他，J.A. Bergou和Y.- H. Ren，Phys.Rev.A76，032301（2007）]的方法进行了简化。另一个应用是量子逻辑门的构造，其中也需要逆变换回到输入状态空间。我们特别指出，修改后的设置来实现的转换可以实现确定性的多控制门（包括Toffoli门）直接操作的产品的单光子量子比特。
2009-10-12 quant-ph
Quantum information processing with a single photon by input-output process regarding low-Q cavities
腔QED和光子都是量子信息处理的理想候选者。基于腔的输入-输出过程，我们考虑了两种候选者的组合，其中单个光子通过空间上分离的腔来纠缠原子量子比特。本文给出了在宽参数范围内，低Q腔中单原子的输入-输出过程的一般表达式。针对低Q腔的情况，提出了与高Q腔和强耦合腔不同的单光子法拉第旋转量子信息处理方案.
2009-02-09 quant-ph
Synchronization of optical photons for quantum information processing
光子量子比特量子信息处理的一个基本要素是两个光子通过HOM效应聚束在一起时的非经典量子干涉。最终，许多这样的纯光子必须在复杂的干涉测量网络中进行处理，为此，必须同步飞行光子的到达时间，以保持其纯度。在这里，我们第一次证明了HOM干涉的两个预示，纯光子同步通过两个独立的量子存储器。控制存储时间高达1.8微秒，每秒约90个事件，实现了纯度足够高的负维格纳函数与零差测量确认。
2015-09-15 quant-ph
Highly Efficient Processing Multi-photon States
如何实现多量子比特门是量子信息处理中的一个重要问题。基于交叉相位调制，我们提出了一种方法来实现一个家庭的多量子比特门，确定性地操作单光子作为量子比特。一般的$n$ -量子比特酉操作是这些门的典型示例。该方法大大放宽了对辅助光子和相干光束等资源的要求，以及对量子比特的操作次数的要求。该框架的改进将有助于大规模量子信息处理。
2015-07-19 quant-ph
Quantum efficiency measurement of single photon detectors using photon pairs generated in optical fibers
利用脉冲泵浦在色散位移光纤中产生的相关信号光子对和闲频光子对，测量了InGaAs/InP雪崩光电二极管单光子探测器的量子效率。由于光子对的收集效率是正确推导量子效率的关键参数，我们仔细表征收集效率通过研究光子对的泵浦，信号和空闲光子的光谱相关性。这项研究使我们能够获得量子效率的单光子探测器，通过使用不同的带宽的光子对。
2010-07-14 quant-ph
Photon engineering for quantum information processing
我们研究区分信息的背景下，涉及一个以上的参量下转换（PDC）源的量子干涉和偏振纠缠光子对的PDC的基础上的背景下。我们达到了双光子源的具体设计标准，以便当用作复杂光学系统的一部分时，例如基于光子的量子信息处理方案，消除光子之间的区分信息，保证高可见度干涉。我们提出了实用的技术，导致适当的工程双光子状态，可以现实地实现与现有的技术。最后，我们研究了一个具有PDC源的非线性符号移位（NS）逻辑门的实现，并展示了区分信息对门性能的影响。
2003-05-30 quant-ph
Prospects for using integrated atom-photon junctions for quantum information processing
我们研究使用集成的，微制造的光子原子结的量子信息处理应用。在不需要腔增强的情况下，利用显微光学增强了原子与光的耦合。量子比特被集体编码在光学捕获原子的小集合的超精细状态中，通过Rydberg封锁机制耦合，似乎是一个特别有前途的实现。快速和高保真的门操作，高效的读出，长相干时间和大量的量子位都是可能的。
2011-05-04 quant-ph
Photonic quantum information processing: a review
光子量子技术代表了一个有前途的平台，从长距离通信到复杂现象的模拟。事实上，单光子所提供的优势确实使它们成为在各种领域以多功能方法携带量子信息的候选者。此外，最近的技术进步现在使光子量子信息处理的第一个具体应用成为可能。这份手稿的目的是为读者提供一个全面的审查，在这个活跃的领域的最先进的，与理论，实验和技术成果之间的适当平衡。如果方便的话，我们将以表格或示意图的形式介绍重要的成就，以便从全局的角度来介绍光子量子信息的几个领域。
2018-03-23 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
Quantum information processing with single photons and atomic ensembles in microwave coplanar waveguide resonators
我们表明，光激发到里德伯态的原子对可以通过有效的长程偶极-偶极或范德华相互作用相互强烈相互作用，介导的非共振耦合到超导共面波导腔的公共微波场模式。这些腔介导的相互作用可以用于产生单光子，并在可扩展的配置中实现在电磁感应透明的机制中以原子系综传播或存储的单光子脉冲对之间的通用相位门。
2008-02-15 quant-ph
On-chip quantum information processing with distinguishable photons
多光子干涉是光子量子技术的核心。集成腔阵列可以支持具有高纯度和小占地面积的单光子的明亮源，但是从不相同腔产生的光子之间不可避免的光谱可分辨性是缩放的障碍。原则上，这个问题可以通过测量具有高时间分辨率的光子来缓解，这通过时间-能量不确定性关系来消除光谱信息。在这里，我们实验证明，检测可以实现与时间分辨率足以干涉光子失谐的规模上所需的基于腔的集成光子源。通过将系统的有效定时分辨率从200 ps增加到20 ps，我们观察到来自失谐6.8GHz的集成微环谐振器源的独立光子之间的量子干涉的可见性增加了20%。我们继续展示如何时间分辨检测非理想光子可以用来提高纠缠操作的保真度，并减轻玻色子采样实验中的计算复杂性的降低。这些结果为在不需要主动对准的情况下利用多光子源进行光子量子信息处理铺平了道路。
2022-10-18 quant-ph
Single photon sources: ubiquitous tools in quantum information processing
量子技术是信息技术、计算、通信安全、传感和计量学的下一次重大革命。当您从事光学工作时，您会使用什么来探索所有这些迷人的应用？当然是光子。在这篇综述中，我们讨论了不同的可用单光子源技术，比较和对比它们的适用性和性能，讨论最先进的技术，并得出结论，未来确实是光明的！
2019-06-23 quant-ph
Large-scale silicon quantum photonics implementing arbitrary two-qubit processing
集成光学是为实现光子量子信息的精细控制而提出的一种工程解决方案。在这里，我们使用硅光子学和量子算符的线性组合方案来实现一个完全可编程的双量子比特量子处理器。该器件是用现成的CMOS工艺制造的，包括四个非线性光子源，四个滤波器，八十二个分束器和五十八个可单独寻址的移相器。为了证明性能，我们对该设备进行了编程，以实现98种不同的两量子比特酉操作（平均量子过程保真度为93.2 $\pm$ 4.5%），两量子比特量子近似优化算法和Szegedy定向量子行走的有效模拟。这促进了硅光子学的线性组合架构在未来光子量子处理器中的进一步使用。
2018-09-26 quant-ph
Quantum processing photonic states in optical lattices
光子态到原子系综的集体激发的映射是一种强有力的工具，在实现量子存储器和量子中继器方面有着重要的应用。在这项工作中，我们表明，冷原子在光晶格可以用来执行纠缠幺正操作的转移原子激发。在释放量子原子态后，我们的协议导致光子的确定性双量子比特门。所提出的方案是可行的，目前的实验技术和强大的对占主导地位的噪声源。
2007-01-31 quant-ph
Decoherence-Free Quantum Information Processing with Four-Photon Entangled States
无退相干态保护量子信息免受集体噪声的影响，集体噪声是当前量子通信和计算实现中退相干的主要原因。在这里，我们证明了自发参量下转换可以用来产生四光子态，使一个量子比特的编码在一个消相干的子空间。通过对编码后的量子比特进行量子态层析成像，验证了该方法的抗噪声能力。我们表明，特定状态的编码量子比特可以区分本地测量的四个光子。
2004-06-02 quant-ph
Deterministic multi-mode photonic device for quantum information processing
我们提出了一种光源的实现，它可以确定性地产生丰富多样的多模量子态。所需的状态被编码在原子系综的不同基态超精细态的集体布居中，并通过激发到光激发能级，然后通过合作自发发射转换为多模光子态。在我们的应用程序的例子中，我们演示了如何双光子纠缠态可以制备和实施的协议中的参考系自由量子密钥分发和如何一维以及更高的维集群状态可以产生。
2010-03-17 quant-ph
Frequency-encoded photonic qubits for scalable quantum information processing
大规模量子计算的目标之一是量子互连：一种使用光子来连接否则无法相互作用的量子位的设备。然而，目前的方法需要光子在频率上不可区分-对于经历不同局部环境或完全不同物理组成的系统来说，这是一个重大挑战。在这里，我们开发了一个全新的平台，实际上利用这种频率失配来处理量子信息。被称为“光谱线性光量子计算”（光谱LOQC），我们的协议提供了良好的线性缩放的光资源，并享有前所未有的并行度，作为一个任意的$N$ -量子比特量子门可以在多个$N$-量子比特集在同一线性光学设备并行执行。光谱LOQC不仅为光学互连提供了新的潜力;它还将无处不在的高速纤维光学技术应用于光子量子信息，使波长可配置且鲁棒的光量子系统触手可及。
2016-12-09 quant-ph
Entangled coherent states versus entangled photon pairs for practical quantum information processing
我们比较了退相干和检测效率对纠缠相干态（ECS）和纠缠光子对（EPP）的影响，这两者都是已知的是特别有用的量子信息处理（QIP）。当光子损耗引起的退相干效应较强时，作为量子信道进行隐形传态，ECS的成功率和成功率都优于EPP。另一方面，当使用低效率的检测器时，使用ECS的隐形传态方案遭受未检测到的错误，导致保真度的下降，而这不是使用EPP的隐形传态方案的情况。我们的研究揭示了两种纠缠态在现实条件下实现量子干涉等离子体物理过程中的优缺点。
2010-12-06 quant-ph
Implementing quantum information processing with atoms, ions and photons
2003年雷苏士暑期学校量子纠缠与资讯处理课程讲义，以P. Zoller，J.I.出版。段路明，Cirac，J. J. Garcia-Ripoll，“量子纠缠与信息处理”，Les Houches暑期学校学报，第79期，D. Est{è}ve，J.M. Raimond and J. Dalibard（Elsevier，Amsterdam，2004）.这是一个更新，但缩短版本的J。西拉克湖M. Duan和P. Zoller，“量子信息处理的量子光学实现”，国际物理学院“Enrico Fermi”学报，课程CXLVIII，第263页，F. Di Martini和C. Monroe（IOS Press，Amsterdam，2002）.
2004-05-05 quant-ph
Recirculating Quantum Photonic Networks for Fast Deterministic Quantum Information Processing
DTU Electro, Technical University of Denmark（丹麦技术大学电气工程系）；NanoPhoton - Center for Nanophotonics, Technical University of Denmark（丹麦技术大学纳米光子学中心）；Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电气工程和计算机科学系）
提出循环量子光子网络架构，通过最小化处理时间降低对非线性相互作用速率的要求，实现多量子比特门和量子纠错的加速，提升硬件效率。
2026-06-11 quant-ph
Nearly Deterministic Bell Measurement for Multiphoton Qubits and Its Application to Quantum Information Processing
我们提出了一个Bell测量方案，利用一个逻辑量子比特与任意数量的光子在Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）纠缠中进行测量.值得注意的是，贝尔测量以及GHZ纠缠的隐形传态的成功概率可以任意高，仅使用线性光学元件和光子开关测量，随着光子数量的增加。我们的方案优于以前的建议，使用单光子量子比特时，比较成功的概率方面的平均光子使用。它具有实验可行性的另一个重要优点是它不需要光子数分辨测量。我们的方案为全光量子信息处理提供了一种新的选择。
2015-02-26 quant-ph
Generating superposition of up-to three photons for continuous variable quantum information processing
我们发展了一个以连续波雷射为基础，产生任意光子数态叠加的实验方案。在这个实验中，我们成功地产生了零到三个光子的叠加态，即两个和三个相干态叠加的高级版本。它们与已发展的量子隐形传态和基于测量的连续激光量子操作完全兼容。由于实现了高的检测效率，我们观察到，没有任何损失校正，多个区域的负维格纳函数，这证实了强烈的非经典性质的产生的状态。
2013-03-06 quant-ph
Telecom-Band Entanglement Generation for Chipscale Quantum Processing
我们证明了在纳米尺度的绝缘体上硅（SOI）波导中通过克尔非线性产生的非简并和简并光子对的偏振纠缠。我们采用一种紧凑的对向传播结构来产生双光子偏振纠缠态，|H>| H> +| V>| V>.我们观察到的双光子干涉的可见度> 91%和> 80%的非简并和简并光子对，分别。实验结构可以在光学芯片上实现，作为未来量子计算机和通信应用的纠缠光子的集成源。
2008-01-17 quant-ph
Minimum detection efficiency for a loophole-free atom-photon Bell experiment
在贝尔实验中，一个问题是实现足够高的光电探测，以确保没有可能通过局部隐变量模型来描述结果。利用Clauser-Horne不等式和双光子非最大纠缠态，需要高于0.67的光电探测效率。这里我们讨论原子-光子贝尔实验。我们表明，假设完美的探测效率的原子，它是可能的，只要光电探测效率超过0.50进行无环孔原子光子贝尔实验。
2007-05-31 quant-ph
Photonic architecture for scalable quantum information processing in NV-diamond
物理学和信息是紧密相连的，最终的信息处理设备将是那些利用量子力学原理的设备。许多物理系统已被确定为量子信息处理的候选者，但它们中没有一个是免于错误的。挑战仍然是找到一条从今天的实验到可靠和可扩展的量子计算机的道路。在这里，我们开发了一个架构的基础上，一个简单的模块，包括一个光学腔含有一个带负电荷的氮空位中心的钻石。模块通过在光纤网络中传播的光子连接，并共同用于生成拓扑簇状态，这是用于量子信息处理的鲁棒衬底。原则上，架构中的所有过程都可以是确定性的，但当前的限制导致过程是概率性的，但预示着。我们发现，该架构使大规模的量子信息处理与现有技术。
2013-09-17 quant-ph
Low-Loss Polarization-Maintaining Optical Router for Photonic Quantum Information Processing
本文提出并实验验证一种嵌入 Mach-Zehnder 干涉仪的保偏电光单光子路由器，实现低损耗、高速切换和高偏振保真度。
2024-04-06 quant-ph
High efficiency photon counting using stopped light
单光子探测和光子计数在大量量子通信和计算协议中起着核心作用。虽然现有技术的光电探测器的效率远低于期望的极限，但是可以以接近100%的效率执行捕获离子中的量子态测量。在这里，我们提出了一种方法，可以在原则上实现理想的光子计数，通过结合光子量子存储器和离子阱荧光检测技术：映射后的量子态的传播光脉冲到亚稳态集体激发的被困冷原子气体，它是可能的监测共振荧光诱导的额外的激光场，只耦合到亚稳态激发态。即使光子收集/检测效率低至10%，也可以实现效率接近100%的光子计数。
2002-05-31 quant-ph
Post-processing with linear optics for improving the quality of single-photon sources
触发单光子源以不可忽略的概率产生真空态，但产生的多光子分量要小得多。因此，将这些光子源的输出近似为真空态和单光子态的混合是合理的。我们表明，这是不可能的，以增加一个单一的光子使用线性光学和光电探测少于四个模式的概率。这种不可能性是由于输入的不相干性;如果输入是纯态叠加，就有可能获得完美的单光子输出。在更一般的情况下，可以使用一系列分束器来增加单个光子的概率，但代价是增加额外的多光子组件。这种改进对检测器效率低下是鲁棒的，但由于输入中的暗计数或多光子分量而劣化。
2004-02-03 quant-ph
Photonic quantum information processing using the frequency continuous-variable of single photons
本文利用频率与正交分量的数学类比，将Hong-Ou-Mandel效应推广至频率域，提出基于频率工程化双光子态的干涉策略以实现随模式数反比缩放的相位精度增强，并推广了高斯玻色子采样模型。
2025-02-28 quant-ph
Non-absorbing high-efficiency counter for itinerant microwave photons
高效率地探测巡游微波光子是微波光子学及其应用中的一个突出问题。提出了一种利用受驱动微波谐振腔中传输子的非线性效应探测传输线中巡游微波光子的方案。通过对谐振器的输出场进行连续测量，我们用单个transmon实现了零和一个微波光子之间84%的可重复性，用两个级联transmon实现了90%的可重复性。我们还展示了如何测量减少相干的光子数的基础，从而说明了量子测量的基本原理：更高的测量效率，更快的是退相干。
2014-05-06 quant-ph
Generation of pure-state single photons with high heralding efficiency by using a three-stage nonlinear interferometer
实验研究了一种基于光纤的三级非线性干涉仪，并通过光谱工程方法验证了其在产生高效率、高纯度的预言单光子中的应用。在亮度为0.039光子/脉冲时，探测效率达到90%。通过双光子Hong-Ou-Mandel干涉检查源的纯度，其可见度为95% ± 6%（在校正拉曼散射和多对事件之后）。研究表明，用三级非线性干涉仪产生的单光子预示源具有纯度高、预示效率高、亮度高、波长和带宽选择灵活等优点。
2020-02-02 quant-ph
Optimizing single-photon-source heralding efficiency at 1550 nm using periodically poled lithium niobate
我们探讨了使用高转换效率的双极化晶体在1550 nm处产生光子计数探测器校准的光子对的可行性。目标是在电信波长处开发适当的参量下转换（PDC）源，以满足在单光谱和空间模式（单模光纤）中的高效对产生和收集的要求。我们提出了一个协议，以优化光子收集，噪声水平和不确定性评估。这项研究结合了我们的努力，以模拟的单模预示效率的双光子PDC源，并估计这样的源的预示不确定性的结果。
2006-01-12 quant-ph
Quantum efficiency of single-photon sources in the cavity-QED strong-coupling regime
计算了腔量子电动力学强耦合条件下单光子源的积分脉冲量子效率。在Weisskopf-Wigner近似下得到了量子效率的解析表达式。高量子效率和时间局域化的光子发射率的最佳条件进行检查。我们给出了Law和Kimble [J.Mod.Opt.44，2067（1997）]的早期结果可以用作我们结果的第一近似的条件。
2006-03-21 quant-ph
Bell inequalities for two-photon experiments testable at low detection efficiency without assuming fair sampling
本文定义了一族包含两个角度作为隐变量的局域模型，用于测量可见光光子偏振相关的实验。搜索最佳的模型的家庭，这是最接近的量子力学的预测，允许推导贝尔型不等式，可以测试相对较低的检测效率。
2006-12-27 quant-ph
Photonic quantum information processing: a concise review
光子一直是研究量子力学、推进量子信息科学和开发量子技术的旗舰系统。量子纠缠、隐形传态、量子密钥分发和早期的量子计算演示都是在这一技术中开创的，因为光子代表了一种自然移动和低噪声的系统，量子限制检测很容易获得。使用干涉测量法，可以非常精确地操纵单个光子的量子态，干涉测量法是自19世纪以来一直在持续发展的实验主食。光子量子计算设备和协议实现的复杂性随着底层技术和理论方案的不断发展而不断提高。今天，光子量子计算代表了一条通往中、大规模处理的令人兴奋的道路。它承诺将其由于效率低下的双量子位门而需要过多资源开销的声誉抛在一边。相反，产生大量光子的能力--以及集成平台、改进的光源和探测器、新的噪声容忍理论方法等的发展--巩固了它作为量子信息处理和量子网络的领先竞争者。我们简要的评论提供了一个天桥的一些关键方面的领域，重点是实验。除了是一个简短而易于理解的介绍外，它还引用了许多深入的文章和较长的专家评论，作为该领域更深入研究的起点。
2019-12-11 quant-ph
High efficiency entangled photon pair collection in type II parametric fluorescence
我们报告的方法优化收集的纠缠光子对的II型参量荧光。利用这种技术，我们在单模光纤中的近红外区域每秒检测到360000个偏振纠缠光子对。通过测量至少96%的不同基的偏振相关来验证光子对的纠缠。
2001-01-16 quant-ph
Scalable quantum information processing with atomic ensembles and flying photons
提出了一种基于原子系综和飞行光子的可扩展量子信息处理方案。使用里德伯封锁，我们在集体原子态中编码量子比特，与单原子情况相比，由于增强的相互作用，集体原子态可以快速容易地操纵。我们证明，我们提出的门可以应用于生成二维团簇态的测量为基础的量子计算。此外，原子系综还可以作为量子中继器，用于长距离量子态传输。我们证明了我们的方案在坏腔或弱耦合区工作的可能性，这可以大大放宽实验要求。对系综量子比特的有效相干操作使我们的方案能够在量子计算和使用原子系综的量子通信之间切换。
2009-10-04 quant-ph
A high-efficiency quantum non-demolition single photon number resolving detector
我们讨论了一种新的方法来创建一个光子数分辨探测器的问题，使用巨大的克尔非线性电磁感应透明。我们的方案可以实现光子数量子非破坏测量与高效率（$\sim$ 99%）使用不到1600个原子嵌入在介质波导。
2004-09-09 quant-ph
Tomography of multi-photon polarization states in conditions of non-unit quantum efficiency of detectors
研究了探测器非单位量子效率的偏振多光子量子态层析成像。提出了一种新的量子层析成像协议。该协议考虑在具有n重符合事件的一个或多个通道中丢失多光子量子态的光子的事件。与标准的n倍符合协议相比，所提出的协议的优点是使用统计分析的方法证明。
2017-11-08 quant-ph
Absolute efficiency estimation of photon-number-resolving detectors using twin beams
利用非经典光源对光子数分辨探测器的绝对效率进行了实验标定。由Klyshko开发的用于单光子探测器的光子对探测器校准方法被推广以利用光子数分辨探测器提供的更高的动态范围和附加信息。这使得能够使用更亮的双光束源，包括放大的脉冲泵浦源，这增加了相关信号并提供测量冗余，使得校准更鲁棒。
2009-06-11 quant-ph
High-efficiency, high-speed, and low-noise photonic quantum memory
本研究通过中性钡原子蒸气中的可控碰撞退相，实现了光子量子存储器的高效、高速、低噪声运行，存储效率超95%，总效率26%，带宽880 GHz，噪声光子数极低，为实用量子存储奠定基础。
2023-09-02 quant-ph
Quantum Information Processing with Single Photons
光子由于其易于分布和长寿命而成为量子信息的天然载体。本论文主要研究单光子量子信息处理的相关问题。首先，我们证明了N-光子纠缠产生通过广义N × N对称分束器被称为贝尔多端口。利用该方法可以产生各种各样的四光子纠缠态和N光子W态，并且成功的几率随着N的增加而非单调递减。我们还展示了如何使用相同的设置来产生多原子纠缠。多端口的进一步研究还导致我们的洪-欧-曼德尔浸持有的所有贝尔多端口的偶数个输入端口的多粒子概括。接下来，我们展示了一个广义线性光学的光子滤波器，具有恒定的成功概率，无论涉及的光子数。该滤波器具有最高的成功概率，并且具有干涉稳健性。最后，我们展示了如何重复直到成功的量子计算可以执行两个遥远的节点与单位的成功概率，仅使用线性光学资源。我们进一步表明，使用不同的光子源，鲁棒性仍然可以实现，说明基于测量的量子计算的性质和优势。直接应用到相同的设置自然导致任意多光子状态生成的需求。最后，我们演示了如何偏振纠缠的光子可以检测到从发射的两个原子在杨氏双缝型实验没有线性光学，导致两个原子也最大限度地纠缠。
2005-09-22 quant-ph
High-efficiency and fast photon-number resolving parallel superconducting nanowire single-photon detector
本文提出一种无串扰、无闩锁的并联超导纳米线单光子探测器，实现92.5%系统效率，并通过建模重建相干光源光子数统计，为单探测器表征多种光源奠定基础。
2022-07-29 quant-ph
Exploring a new regime for processing optical qubits: squeezing and unsqueezing single photons
我们实现了压缩操作作为一个真正的量子门，确定性和可逆的作用“在线”的输入状态后，不再局限于一组高斯状态。更具体地说，通过应用一个有效的和强大的压缩操作的第一次非高斯态，我们证明了一个粒子状的单光子态和相干态的波状叠加之间的双向转换。我们的压缩门是足够可靠的，以保持相应的维格纳函数的负性。这个演示代表了混合离散和连续量子协议的重要和必要的一步。
2014-08-19 quant-ph
Uniting Quantum Processing Nodes of Cavity-coupled Ions with Rare-earth Quantum Repeaters Using Single-photon Pulse Shaping Based on Atomic Frequency Comb
本文提出利用基于原子频率梳的单光子脉冲成型技术，解决腔耦合离子与稀土量子中继器间的时间匹配问题，实现量子节点的高效连接。
2025-01-30 quant-ph
Noise-free high-efficiency photon-number-resolving detectors
可以确定单色光脉冲中光子数量的高效光学探测器在各种物理研究中有应用，包括用于线性光学量子计算的基于后选择的纠缠协议，以及同时关闭贝尔不等式的检测和通信漏洞的实验。在这里，我们报告我们的演示光纤耦合，无噪声，光子数分辨过渡边缘传感器，在1550 nm的效率为88%。这些传感器的效率可以在可见光和近红外光谱中的任何波长处甚至更高，而不会导致更高的暗计数率或降低的光子数分辨率。
2005-06-21 quant-ph
Collection efficiency of optical photons generated from microwave excitations of a Bose-Einstein condensate
具有$Λ$ -能级结构的原子的受激喇曼散射是将微波光子转换为可见光子的一种很有前途的方法。我们考虑原子玻色-爱因斯坦凝聚体，其大的相空间密度高度放大了与微波场的耦合。由于动量转移到凝聚体，受激光子散射可以发生在相位匹配方向之外，这可以用于将转换的光子与强拉曼读出脉冲分离。相反，在相位匹配的方向上，由于玻色子增强的超辐射散射导致微波到光学转换的效率增加。我们确定的最佳条件下发射的光子被收集到光纤的导模。
2022-01-25 quant-ph
A two-step MaxLik-MaxEnt strategy to infer photon distribution from on/off measurement at low quantum efficiency
提出了一种基于最大熵（ME）原理，在量子效率很低的情况下，通过开/关测量来推断光子分布的方法。该方法包括两个步骤：首先利用极大似然估计从开/关统计量中提取光子分布的某些时刻，然后应用ME原理推断量子态，进而推断光子分布。给出了相干态和数态的模拟实验结果。
2005-01-18 quant-ph
A Versatile Source of Single Photons for Quantum Information Processing
单光子的量子态是量子物理学最基本、最有趣的表现形式之一。同时，单光子和单光子对是基于线性光学的量子计算和量子中继器基础设施领域中的重要构件。这些领域拥有巨大的潜力，在开发单个组件方面取得了许多科学和技术进步，例如使用各种物理实现的量子存储器和光子源。然而，进一步的进展受到这些不同组成部分之间缺乏兼容性的影响。最终，人们的目标是单光子和光子对的多功能源，以克服这种不兼容的障碍。这种光子源应允许调谐光谱特性（宽波长范围和窄带宽）以解决不同的实现方式，同时保持高效率。此外，它应该能够桥接不同的波长范围以使实现兼容。在这里，我们介绍并实验演示了这种基于回音壁谐振器物理学的多功能单光子和光子对源。一个圆盘形的，单片的和本质上稳定的谐振器是由锂碳酸盐制成的，并支持一个腔辅助的三倍频谐振自发参量下转换过程。测量结果表明，光子对有效地产生在两个高度可调谐的谐振腔模式。我们验证波长调谐超过100 nm之间的两种模式与7.2和13 MHz之间的可控带宽。单光子的预示产生与$g^{(2)}(0) < 0.2$的反聚束。这种紧凑的源提供了前所未有的可能性，耦合到不同的物理量子系统，并使其成为量子中继器和光学量子信息处理的理想实现。
2012-11-14 quant-ph
