Optimal beam displacement measurements using high-order structured light modes
本文提出一种利用高阶厄米-高斯和拉盖尔-高斯模式测量光束微小位移的新技术，通过干涉奇偶性分类器实现最优测量，显著提升信噪比，为结构光计量提供了无需量子光或零差检测的可行方案。
2025-05-23 physics.optics quant-ph
Transfer of trapped atoms between two optical tweezer potentials
被困，激光冷却的铷原子之间转移两个强聚焦，水平，正交相交的激光束。研究了传输效率随光束轴间垂直距离的变化规律。当距离等于束腰半径时，得到了最佳传输。数值模拟很好地再现了实验结果。
2006-06-01 quant-ph
Quantum precision of beam pointing
我们考虑估计一个小的横向位移的光束在视线传播路径：一个问题，有许多重要的应用，从建立一个lasercom链接，单分子跟踪，制导弹药，原子力显微镜。我们建立了感测光束位移的精度的最终量子极限，并量化了经典量子间隙。此外，使用正常模式分解的菲涅耳传播内核，和最近的工作的见解纠缠辅助传感，我们发现一个近期可实现的多时空模式连续变量纠缠态探测器和接收器的设计，达到量子精度限制。我们发现一个海森堡有限的灵敏度增强纠缠的时间模式的数量方面，和一个好奇的超级海森堡量子增强缩放的衍射限制光束传播几何允许的纠缠的空间模式的数量方面。
2020-05-23 quant-ph
Optimum-Transmission Free-Space Optical Communications
RTX BBN；Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学学院）；NSF-ERC Center for Quantum Networks, The University of Arizona（亚利桑那大学美国国家科学基金会工程研究中心量子网络中心）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Maryland（马里兰大学电气与计算机工程系）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）
利用普罗帕特球面谐波函数空间模式基底优化单空间模式通信传输性能，通过优化光束腰实现最佳传输效率。
2026-04-25 physics.optics quant-ph
Displacement-enhanced continuous-variable entanglement concentration
研究了相干位移增强的局域光子相减对连续变量高斯态纠缠浓度的影响。代替以前考虑的对称双模压缩真空态，我们研究了分裂单模压缩真空形式的输入态协议，即，通过在分束器上将单模压缩真空与真空态混合而获得的状态，这是实验上高度相关的配置。我们分析了两种情况下，位移增强的光子减法是只在一个，或两个模式上进行，并表明，局部位移可以导致浓度协议的性能提高。
2012-12-05 quant-ph
Intrinsic noise of a micro-mechanical displacement detector based on the radio-frequency single-electron transistor
研究了基于射频单电子晶体管（rf-SET）的微机械位移检测器的固有噪声。利用Korotkov对SET的噪声分析作为出发点，我们确定了由于隧穿电流散粒噪声引起的位移噪声的谱密度。由此产生的机械位移噪声与增加的栅极电压成反比地减小。与此相反，由于波动的SET岛电荷的位移噪声增加近似线性增加的栅极电压。考虑到这两个噪声源导致最低位移噪声的最佳栅极电压值，从而获得最佳灵敏度。我们发现，对于可实现的谐振频率为100 MHz，品质因数Q约为10 ^4的微米级悬臂梁，位移灵敏度约为10^4埃，力灵敏度约为10^16 N。这样的灵敏度将允许在微机械悬臂梁的机械运动中检测量子压缩和在磁共振力显微镜（MRFM）中检测单自旋磁共振。
2001-09-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interferometric sensing of the tilt angle of a Gaussian beam
我们研究干涉技术来估计光束的偏转角，并将其与直接检测光束偏转进行比较。我们表明，量子精密测量方法导致一个统一的治疗单光子和经典领域。使用Fisher信息来评估干涉方案的精度极限，我们表明，可以通过利用光束的初始横向位移来提高精度。这种增益，这是目前的Sagnac和马赫-曾德尔类配置，可以是相当大的相比，非干涉方法。除了精度的根本提高之外，干涉测量方案还具有以下技术优点：（i）可以通过现场的唯一偏振测量来饱和精度极限，以及（ii）可以将检测系统放置在沿着光束的任何纵向位置处。我们还考虑了位置相关的偏振测量，并表明，在这种情况下，随着传播距离的精度增加，以及初始横向位移。
2020-05-07 quant-ph
High-quality entangled photon source by symmetric beam displacement design
本研究针对野外部署对高稳定高效纠缠光子源的需求，采用0型自发参量下转换与商用量体光机组件构建偏振纠缠光子源，可生成N00N态与Bell态，平均纠缠可见度超99%，并探讨了性能提升方向。
2024-07-11 physics.optics quant-ph
Optimal single-mode squeezing for beam displacement sensing
针对光束横向位移传感问题，提出紧凑三模式相互作用框架，联合优化空间模式与压缩-相干振幅平衡，发现双模零差接收机在高能极限下渐近最优，为多模线性损耗环境下的量子最优探针识别提供策略。
2025-09-14 cs.IT math.IT quant-ph
Long Distance Nonlocality Test with Entanglement Swapping and Displacement-Based Measurements
该研究提出仅用双模压缩、位移、分束器和开/关探测的全光学概率纠缠交换方案，验证至多六方在长距离下的 Bell 不等式违背及其抗噪声与损耗能力。
2023-02-02 quant-ph
Optimal phase sensitivity of an unbalanced Mach-Zehnder interferometer
在本文中，我们解决的问题，优化非平衡马赫-曾德尔干涉仪，对于一个给定的纯输入状态，并考虑一个特定的检测方案。虽然第一分束器的最佳透射系数可以仅经由量子费舍尔信息唯一地确定[Phys.Rev.A105，012604（2022）]，但是第二分束器透射系数也依赖于检测方案。针对三种常用的探测方案，系统地给出了第二分束器最佳透射系数的解析解。我们提供了详细的例子，包括高斯和非高斯输入状态，显示当一个不平衡的马赫-曾德尔干涉仪可以优于其平衡的相位灵敏度方面。
2022-08-30 physics.optics quant-ph
Truncated nonlinear interferometry for quantum enhanced atomic force microscopy
近年来，用非线性放大器代替马赫-曾德尔干涉仪中的分束器进行量子增强相位测量的非线性干涉仪引起了越来越多的兴趣，但基于非线性干涉测量的实用量子传感器仍然是一个突出的挑战。在这里，我们展示了第一个实际应用的非线性干涉测量的原子力显微镜微悬臂梁的位移与量子噪声降低高达3 dB以下的标准量子极限，对应于量子增强测量的光束位移的$\mathrm{1.7~fm/\sqrt{Hz}}$。此外，我们展示了如何最大限度地减少光子反作用噪声，同时利用量子噪声降低转导的悬臂梁位移信号与弱压缩状态，同时使用双零差检测与更高的功率本地振荡器。这种方法提供了一条通往量子增强宽带，高速扫描探针显微镜的道路。
2019-12-22 quant-ph
Efficient quantum teleportation of unknown qubit based on DV-CV interaction mechanism
提出并发展了基于离散变量态和连续变量态相互作用机制的未知量子比特的量子隐形传态理论。该DV-CV相互作用机制基于通过混合体的相干分量在绝对值相等但符号相反的位移幅度上的离散变量状态的同时位移，以这种方式，关于位移幅度的所有信息随着辅助模式中的光子的后续配准而丢失
2018-12-14 quant-ph
Optimizing the Signal to Noise Ratio of a Beam Deflection Measurement with Interferometric Weak Values
通过对光束偏转测量的信噪比的详细研究，量化了使用弱值获得的放大。我们表明，对于一个给定的偏转，输入功率和光束半径，使用干涉弱值允许一个使用相干光束获得最佳的信噪比。该方法具有降低技术噪声的优点，并且允许使用具有低饱和强度的检测器。我们报告的一个实验，提高了信噪比的光束偏转测量的一个因素为54相比，使用相同的光束尺寸和量子限制检测器的测量。
2009-10-13 quant-ph
Geometric quantum gate for trapped ions based on optical dipole forces induced by Gaussian laser beams
我们提出了一个量子逻辑门的实现通过内部状态依赖的位移的离子在一个线性的保罗陷阱所造成的光学偶极力。基于系统动力学的一般量子分析，我们考虑碱土金属离子的具体实现。对于实验上真实的参数，可以获得低至$10^{-4}$的门不稳定性。
2004-06-25 quant-ph
Generation of hybrid entanglement between a single-photon polarization qubit and a coherent state
我们提出了一个方案，在偏振基的单光子量子比特和相干态光之间产生纠缠。所需的资源是相干态的叠加，偏振纠缠光子对，分束器，位移操作，和四个光电探测器。即使当使用具有有限效率的实际检测器时，也可以以降低成功概率为代价通过调整分束器比率和位移幅度来获得任意高保真度。我们的分析表明，在现有技术下，使用低效率和可用资源状态的开关检测器可以获得高的分辨率。
2015-02-03 quant-ph
Quantum Decision Theory for Displacement Detection with Finite-Energy GKP States
Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SnT), University of Luxembourg（卢森堡大学安全、可靠性与信任跨学科中心）
该研究构建了基于有限能量GKP探针的量子决策理论框架，推导了相关检测性能指标，对比高斯方案后发现其在有限压缩和有损区域检测性能更优。
2026-08-11 quant-ph
Displacement-enhanced entanglement distillation of single-mode-squeezed entangled states
结果表明，局域高斯变换可以改善局域光子相减法对高斯纠缠态的纠缠蒸馏。在这里，我们表明，类似的效果可以预期的蒸馏的非对称高斯纠缠态，是由一个单一的压缩光束。我们表明，对于低初始纠缠，我们大大简化的协议产生更多的纠缠比以前提出的协议。此外，我们表明，蒸馏方案也有效地工作在退相干纠缠态以及与一个实际的光子减法装置。
2013-04-23 quant-ph
Toward demonstrating super-sensitive angular displacement estimation by using orbital angular momentum coherent state and SU(1,1)-SU(2) hybrid interferometer
本文提出了一种基于轨道角动量相干态和SU（1，1）-SU（2）混合干涉仪的角位移估计方案。该干涉仪由光学参量放大器、分束器和反射镜组成，在此采用了量子探测策略$\---$平衡零差探测。结果表明，在理想的条件下，可以实现超分辨和超灵敏度。此外，我们还研究了光子损失对分辨率和灵敏度的影响，并讨论了协议的鲁棒性。最后，我们证明了我们的协议相比SU（1，1）的优势，并总结了轨道角动量增强协议的优点。
2018-06-20 quant-ph
An Extension of Weak-Value Theory for Birefringence-Induced Displacement Measurements
本文研究了Duck、Stevenson和Sudarshan于1989年提出的典型光学弱值放大器（COWVAD）在科里奥利振动陀螺（CVG）中的倾斜灵敏度。我们模型的弱值放大效应在这个设备中的故障相对于入射角之间的激光束和双折射晶体的表面。此外，我们模拟了由于晶体光轴不对准而导致的光束发散的影响。我们发现，光束发散的存在允许的架构被放置在一个反弱值放大配置。我们发现，弱值放大发生的角度以外，在鸭子1989年报告。我们还提出了实验室测量，支持的数学模型的有效性。测得的最大倾斜灵敏度为~ 0.58 m/rad，虽然比没有弱值放大的情况高390倍，但并不代表设备通过弱值放大的最大可能灵敏度。
2021-12-14 physics.optics quant-ph
Quantum Illumination with Gaussian States
光发射器照射包含明亮的热噪声浴的目标区域，其中可能嵌入低反射率物体。从该区域接收的光用于确定物体是否存在。将使用相干态发射器实现的性能与量子照明发射器的性能进行比较，即，一种是采用从自发参量下变频（SPDC）获得的信号波束。通过对从目标区域接收的光与保留的SPDC闲频光束一起进行最佳联合测量，量子照明系统实现了比最佳接收相干态系统在误差概率指数方面的6dB优势。尽管在从目标区域收集的光和保留的闲频光束之间没有纠缠，但该优点仍然存在。
2008-10-02 physics.optics quant-ph
Analysis of coherent quantum cryptography protocol vulnerability to an active beam-splitting attack
考虑了对相干量子密钥分发协议[相干单向（COW）协议]的一种新型攻击。攻击的主要思想在于单独测量被拦截的状态，并发送其余的状态不变。我们已经计算出的攻击参数的最佳值为任意长度的信道长度，并比较这种新的攻击与标准的分束攻击。
2017-07-15 cs.IT math.IT quant-ph
Raman sideband cooling of a single atom in an optical dipole trap: Towards theoretical optimum in a three-dimensional regime
本文阐明了用聚焦的远共振光偶极阱（光镊）对单原子进行拉曼边带冷却（RSC）的最佳条件。该协议最终追求冷却到三维基态的限制电位。我们表明，RSC协议必须满足一组关键的要求，冷却光束的参数和激发的几何形状是有效的，在一个最一般的三维configuration和原子，具有初始温度之间的反冲和多普勒边界。我们对一个$^{85}$ Rb原子的拉曼通道进行了数值模拟，考虑了全能级结构和所有可能的跃迁通道。
2019-03-14 physics.atom-ph quant-ph
