Quantum enhancement of N-photon phase sensitivity by interferometric addition of down-converted photon pairs to weak coherent light
结果表明，由于相同总光子数的组分之间的量子干涉，在相干激光中加入下转换光子对增强了N光子的相位灵敏度。由于大多数光子来源于相干激光，因此这种获得非经典N光子态的方法比完全基于参数下转换光子的方法有效得多。具体地，当贡献于N光子状态的下转换光子的平均数量接近（N/2）^（1/2）时，可以实现约等于标准量子极限和海森堡极限的几何平均值的Δ φ ^2 =1/N^（3/2）的最佳相位灵敏度。
2008-04-01 quant-ph
Dependence of the photon statistics of down-converted field-modes on the photon statistics of pump field-mode
利用零时延二阶关联函数研究光子统计特性，研究了参量下转换（PDC）过程产生的场模光子统计特性对泵浦场模光子统计特性的依赖关系。我们推导了多模和单模PDC过程下转换场模的零时延二阶关联函数的一般表达式。我们进一步研究了弱下转换极限下的这些表达式。我们证明了对于一个双光子双模PDC过程，其中一个泵浦光子分裂成两个光子，形成两个独立的场模，各个下转换场模的零时延二阶关联函数等于泵浦场模的两倍。此外，对于$n$ -光子$n$ -模式下转换过程，其中泵浦光子分裂成$n$光子，成为$n$单独的场模式，各个下转换场模式的零时延二阶相关函数等于泵浦场模式的零时延二阶相关函数的$2^{(n-1)}$倍。然而，与多模PDC过程相反，对于单模PDC过程，其中泵浦光子分裂成两个或更多个光子进入单模，下转换场模的零时延二阶关联函数在弱下转换极限中不与泵浦的二阶关联函数成比例。然而，我们发现它与泵浦场模式中的平均光子数成反比。
2020-06-19 quant-ph
Towards Heisenberg Limit in Magnetometry with Parametric Down Converted Photons
最近的理论和实验论文表明，如何可以实现海森堡有限的测量使用纠缠光子。在这里，我们展示了如何在非共线的下转换过程中的光子可以用于提高磁光旋转的灵敏度的四个因素，使我们对海森堡极限。我们的结果适用于任意泵浦源。我们还提出了几个推广的共线几何的早期结果。灵敏度取决于是否使用双光子或四光子符合探测。
2006-04-28 quant-ph
Intense ultra-broadband down-conversion from randomly poled nonlinear crystals
随机极化的非线性晶体被证明能够发出强烈的超宽带光子对场的属性相媲美的那些来自啁啾单极化晶体。它们的强度与域的数量成线性比例。此外，在这些晶体中可以产生持续时间与一个光学周期相当的间隔上延伸的光子对。
2010-12-03 quant-ph
Entanglement and nonclassicality in four-mode Gaussian states generated via parametric down-conversion and frequency up-conversion
以真空为初始态，分析了在参量下转换和频率上转换两个同时发生的非线性过程中产生的四模高斯态的多体纠缠和非经典性.找到了产生高纠缠态的合适条件，并提出了纠缠从下转换模到上转换模的转移。整个状态集的分析表明，子散粒噪声强度之间的相关性的相等填充的下转换模式，以及相等填充的上转换模式，唯一地识别纠缠态。他们代表了一个强大的纠缠标识符，也在其他情况下，任意填充模式。
2016-09-23 quant-ph
The myth of the down converted photon
参量下转换（PDC）被广泛地解释为光子，但是，即使在这种解释的支持者中，光子对的许多特性也被描述为“令人难以置信”甚至“荒谬”。在这篇文章中，我们认为，一个经典的描述的光场，考虑到它的真空波动，导致我们的所有PDC现象的一致和合理的帐户。量子光学中的“非定域性”仅仅是光子概念的一个伪像。我们还预测了一个新的现象，即第二个或卫星PDC彩虹的出现。
1997-11-29 quant-ph
Spectral correlation in down-converted photon pairs at telecom wavelength
基于自发参量下转换过程的光子对源通常用于长距离量子通信。提高透射范围的关键特征是设计它们的光谱特性。在两篇实验论文之后[Opt. Lett.，38，697（2013）]和[Opt. Lett.，39，1481（2014）]，我们解析地和数值地分析源的特性。它是基于$β$ -硼酸钡（BBO）晶体，在简并频率755 nm $\rightarrow$ 1550 nm + 1550 nm下切割用于II型相位匹配。我们的分析显示了一种方法，在一个光纤耦合的光子对同时与最佳亮度的光谱相关性的完全控制。
2015-09-03 quant-ph
Analysis of the time-energy entanglement of down-converted photon pairs by correlated single photon interference
下转换光子对的时间-能量纠缠特别难以表征，因为光子到达时间的直接测量受到光子探测的时间分辨率的限制。在这里，我们探讨了另一种可能性的时间相干性的双光子波函数使用单光子干涉弱相干光的特征。具体地说，该方法利用下转换产生真空和双光子态的相干叠加的事实，使得与弱相干光干涉后的光子对的符合计数率由来自下转换的双光子波函数与由弱相干参考定义的乘积波函数的叠加给出。通过观察频率相关的干涉图案，可以在单光子干涉中使用的参考脉冲的带宽内重建双光子波函数的振幅和相位。因此，相关的单光子干涉提供了下转换过程中产生的纠缠双光子波函数的直接映射。
2012-10-01 quant-ph
Direct transfer of pump amplitude to parametric down-converted photons
我们的数值和实验表明，所有的自发参量下转换（SPDC）产生的光子遵循一个横向振幅类似的泵。这种从泵浦到SPDC的幅度转移在由孔径限制的下转换光子的傅立叶图像平面中被揭示。我们还观察到一个相当大的位移的图像平面从实际的傅立叶平面，当孔径的大小逐渐增加。下转换光子的傅立叶图像的移位影响在具有参数下转换光子对的各种量子相关实验中基于空间模式的投影的质量。这一结果对下转换光子在量子成像和量子通信中的应用有一定的参考价值。
2017-05-09 physics.optics quant-ph
Quantifying the non-Gaussianity of the state of spatially correlated down-converted photons
空间关联下转换光子的态通常被视为双模高斯纠缠态。虽然直觉上这似乎是合理的，但已知当适当考虑相位匹配条件时，可以观察到这些光子的空间分布中的新结构。在这里，我们研究了近场和远场条件概率的方差是如何受到相位匹配函数的影响，我们分析了EPR准则对自发参量下转换（SPDC）的空间双光子态的非高斯性和纠缠检测的作用。然后，我们引入了一个统计测量，在近场和远场平面的联合分布的负熵的基础上，它允许量化的非高斯的这种状态。这种非高斯性的测量仅需要自相关协方差子矩阵的测量，并且将与CV量子信息处理中SPDC的空间相关性的新应用相关。
2012-04-24 quant-ph
Shaping the joint spectrum of down-converted photons through optimized custom poling
我们提出了一个方案的工程联合光谱的光子对通过自发参量下转换。我们的方法依赖于定制的准相位匹配晶体的极化配置。我们使用模拟退火找到一个优化的极化配置，它允许几乎任意成形的晶体的相位匹配功能。这直接应用于产生纯单光子-目前单光子量子光学最重要的目标之一。我们描述了一般的算法，并提供代码，用C++编写，输出一个优化的极化配置特定的实验参数。
2016-02-01 quant-ph
Broadband indistinguishability from bright parametric downconversion in a semiconductor waveguide
半导体布拉格反射波导（BRW）中的参量下变频（PDC）通常用于电信范围内的光子对产生。与许多传统的PDC源相反，BRW提供了在正交偏振中创建光谱宽带但不可区分的光子对的可能性，所述正交偏振同时包含高频纠缠。我们探讨了同向传播的双光束在第二类脊BRW中产生的特性。我们的PDC源是明亮而高效的，这是其性能的基准，并证明其在量子光子学中的进一步应用是合理的。然后，我们检查的孪生光束的合并，并调查其不可避免的多光子的贡献上观察到的光子聚束的效果。我们的研究结果表明，BRW具有产生宽带不可分辨光子对以及多光子态的巨大潜力。
2015-07-20 quant-ph
Observation of ultra-broadband, beamlike parametric downconversion
我们报告自发参量下转换具有异常宽的光谱带宽。共线1型相位匹配配置与简并附近的零群速度色散频率。该光源的光谱宽度为1080 nm，简并波长为1885 nm，它还发射出高通量的光子对，这些光子对被限制在仅为2度半角的锥体内。一个严格的理论方法，证实了实验观察。源的属性是一致的超短光子对相关时间，并为窄带泵，非常高维的光谱纠缠。
2007-01-16 quant-ph
Spectral characterization of a SPDC source with a fast broadband spectrometer
本文利用经氩谱线校准的快速宽带光谱仪表征商用 SPDC 源，揭示下转换光子光谱随泵浦功率的变化及光谱相似条件，并重建泵浦光子光谱。
2023-07-06 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Tunable entanglement distillation of spatially correlated down-converted photons
我们报告了一种新的技术，用于纠缠蒸馏的二分连续可变状态的空间相关的光子产生的自发参量下转换过程（SPDC），其中可调非高斯操作的实施和后处理的纠缠认证实时使用单光子敏感的电子倍增CCD（EMCCD）相机。使用调制到可编程空间光调制器中的非高斯滤波器执行本地操作，并且通过使用用于主动记录双光子的概率分布的EMCCD相机，可以精细控制蒸馏状态的施密特数。我们发现，即使是简单的非高斯滤波器可以微调到约67%的净增益的初始纠缠在SPDC过程中产生的。
2018-05-17 quant-ph
On the Purity and Indistinguishability of Down-Converted Photons
自发参量下转换产生的光子是量子信息科学中最有用的资源之一。它们的两个最重要的特性是纯度和不可吸收性，这决定了它们作为资源的有用性。我们展示了如何通过使用单对源的Hong，Ou和Mandel（HOM）类型的干扰来访问这些特性。我们还提供了简单直观的分析公式，以提取其值从深度的干涉图案。通过与实验结果和数值模拟的比较，证明了这些表达式的有效性。这些结果为设计SPDC源和表征它们发射的量子态提供了必要的工具，这将在发展复杂的量子光子实验中发挥越来越重要的作用。
2012-11-01 quant-ph
Image and Coherence Transfer in the Stimulated Down-conversion Process
导出了受激下转换过程中产生的光强横向分布。使用量子力学处理。我们表明，泵浦激光器的角谱可以转移到受激下转换光束，使图像也可以从泵浦下转换光束。我们还表明，转移可以发生从刺激光束的下转换。最后，我们研究了通过任意形状的屏幕的衍射过程。对于双缝的特殊情况，干涉图样是明确获得。自发发射光的可见度符合非相干光的vanCittert-Zernike定理，而受激发射光的可见度是1。整体可见性与以前的实验结果一致。
2000-10-06 quant-ph
Quantifying entanglement of parametric down-converted states in all degrees of freedom
研究了参量下转换态中存在的纠缠量，给出了纠缠量与态的所有自由度之间的关系。我们量化的纠缠量的施密特数的状态，表示为一个纯粹的二分态通过标记的下转换的光子在偏振的正交态的帮助下的II型相位匹配。为了方便我们的计算，我们使用的维格纳函数的方法，它允许纳入完整的无限维时空自由度。考虑了一个具有合理可实现的实验条件的定量例子来证明可以实现极大的施密特数。
2020-04-14 physics.optics quant-ph
Engineering of orbital angular momentum spectrum of down-converted photons with mode-invariant pump
本文研究了参量下转换过程中光子的轨道角动量谱。我们研究了泵浦模式的横向轮廓如何影响光谱相比，高斯泵浦光束。结果表明，采用理想涡旋模作为泵浦光，可以使光谱得到很大的压缩。在轨道角动量基下，我们进一步研究了两个下转换光子之间的纠缠。我们观察到，纠缠在拉盖尔-高斯模式的光子表现出更大的高维纠缠。
2019-05-07 physics.optics quant-ph
The conservation of orbital angular momentum and the two-photon detection amplitude in spontaneous parametric down-conversion
考虑角动量守恒和不守恒两种情况，研究了当引入轨道角动量物理量时，自发参量下转换光束的双光子探测幅度.理论计算与实验观测结果一致，表明下转换光束的双光子探测振幅的空间结构携带着关于自发参量下转换中轨道角动量守恒或不守恒的重要信息。
2007-03-21 quant-ph
Quantum diffraction and interference of spatially correlated photon pairs generated by spontaneous parametric down-conversion
我们演示了单光子和双光子衍射和干涉实验，利用参数下转换光子对（双光子）和透射光栅。在双光子探测中，双光子表现出的衍射干涉图案相当于与组成光子波长的一半相关的有效单个粒子的衍射干涉图案。然而，在单光子探测的情况下，没有观察到衍射干涉图案。我们发现，这些现象起源于下转换光子之间的空间量子关联。
2002-10-21 quant-ph
Proposal and Proof-of-Principle Demonstration of Fast-Switching Broadband Frequency-Shifting for a Frequency-Multiplexed Quantum Repeater
提出了一种利用非线性晶体中的频率转换的快速切换宽带频移技术的建议，由此通过创建一组频移泵浦模式来将频移赋予转换的光子，所述频移泵浦模式可以由光子开关选择并被引导到非线性晶体。原理验证结果表明，可以实现预期的移频操作。尽管目前采用的晶体的尺寸和实验装置中的显著过量损耗阻止了单光子级输入的转换，但对噪声贡献的彻底实验和理论分析允许在优化的情况下估计系统性能，其中，对于单光子转换和频移的预期信噪比可以达到高达25 dB，具有适当的窄带滤波和状态-艺术装置所提出的频移解决方案的数字作为一个有前途的候选人在频率复用的量子中继器架构的应用与25 dB的输出SNR（与20%的转换效率）和16个信道的能力分布在100 GHz的频谱区域。
2020-10-13 quant-ph
Transfer of temporal coherence in parametric down-conversion
结果表明，在参量下转换中，时间部分相干泵浦光场的相干特性完全转移到了下转换纠缠双光子场。在假设下转换的信号-空闲光子的频率带宽远大于泵浦的频率带宽的情况下，我们推导出了无限快和时间平均探测方案下下转换场的时间相干函数。我们表明，在每一个计划的相干函数分解成两个单独的相干函数，其中一个携带的泵场的整个统计信息。在泵浦是高斯谢尔模型场的情况下，我们推导出相干函数的显式表达式。最后，我们证明了时间-能量纠缠的两量子比特态的并发性受泵浦场的时间相干程度的限制。这项研究对于理解泵浦场的相关性如何表现为两粒子纠缠以及利用能量-时间纠缠进行长距离量子通信协议具有重要意义。
2017-07-20 quant-ph
Pump depletion in parametric down-conversion with low pump energies
我们报道了高增益参量下转换的有效产生，包括泵浦耗尽，泵浦功率低至100 $μ$ W（能量$0.1$ ~ $μ$ J/脉冲）和转换效率高达33%。在我们的简单配置中，泵浦光束被紧紧地聚焦到放置在自由空间中的块状周期性极化的锂酸盐晶体中。我们还观察到的泵浦和下转换光束的光子数统计的变化，作为泵浦功率的增加，以达到耗尽泵浦制度。实验结果清楚地表明了高效参量下转换光源中泵浦光和下转换光之间的相互作用。
2020-04-20 quant-ph
Properties of upconverted entangled broadband light
我们实验研究了自发参量下转换和上转换的顺序过程所产生的光的性质。通过用原始泵浦光干涉上转换光子，我们证明了该过程保持了光的相干性。此外，当改变下转换纠缠光的相位时，我们观察到具有双倍相位灵敏度的干涉，尽管其相干长度比泵浦光短几个数量级。最后，上转换光的统计预计是超泊松分布，我们在实验中观察到超聚束。
2018-07-28 quant-ph
Directional emission of down-converted photons from a dielectric nano-resonator
关联光子对的产生是当代量子光学的重要课题之一。在这里，我们从理论上描述了在自发参量下转换过程中的光子对的产生在一个共振的球形纳米粒子的介电材料与散装$χ^{(2)}$非线性。我们选择的纳米粒子的尺寸，满足米氏理论所描述的共振本征模的条件。我们发现，高度定向的光子对产生可以观察到利用非线性Kerker型效应，这种制度提供了有用的偏振相关性。
2020-11-16 physics.optics quant-ph
Cartesian and polar Schmidt bases for down-converted photons
在直角坐标系和极坐标系下，推导了自发参量下转换（SPDC）双光子施密特模的解析表达式。我们表明，这些对应于厄米-高斯（HG）或拉盖尔-高斯（LG）模式只有一个特定的值，他们的宽度，我们展示了这样的值如何依赖于实验参数。施密特模式，我们明确推导出允许一个建立一个优化的投影基础，最大限度地提高了从联合测量获得的互信息。利用LG模式这样做的可能性使得可以利用轨道角动量本征模的特性。我们利用雷尼熵作为施密特数K的函数导出了一个一般的熵纠缠度量，然后得到了冯诺伊曼熵S。利用S和K之间的关系，我们表明，对于高度纠缠态，非理想的测量基不会降低共享位的数量在很大程度上。更具体地说，给定一个非理想的测量，它对应于模式总数的一部分的损失，我们可以量化的实验参数需要产生一个纠缠的SPDC状态具有足够高的维度，以保留任何给定的份额共享位。
2012-08-01 quant-ph
Maximizing Purity and Heralding Efficiency of Type-I Down-Converted Photons Using Beam Focal Parameters
本文通过理论证明非共线I型自发参量下转换可利用光束聚焦参数同时实现约0.97的高预告效率和高光谱纯度，无需特殊晶体色散，为量子信息应用提供了简单通用的高质量光子源方案。
2024-10-18 quant-ph
Quantum sum-frequency interference using up-converted photon pairs
我们展示了一种混合的方法来产生的光子对的短波长与高亮度，通过结合参量下转换（SPDC）和上转换技术。通过SPDC产生波长为1550 nm的光子对，并在775 nm的泵浦下通过上转换到516.7 nm。上转换光子对的量子和频干涉条纹周期为258.3 nm，比原始波长缩短了6倍，表明光子对的能量-时间相关性得以保持。该技术同时提供了超过经典极限的短条纹周期和高亮度的光子对。
2021-08-10 quant-ph
Quantum non-Gaussianity of frequency up-converted single photons
光的非经典态是当今量子通信和计量协议中的重要资源。非经典态的量子上转换是克服量子信息网络中不同子系统之间频率差异的一种很有前途的方法。在这里，我们提出了在1550 nm处通过腔增强的自发参量下转换（SPDC）和随后的上转换到532 nm的预示窄带单光子的产生。量子非高斯性（QNG）是量子信息科学中的一个重要特性，首次在频率上转换态中得到了实验验证。
2016-05-12 quant-ph
Self-calibrating Fiber Spectrometer for the Measurement of Broadband Downconverted Photon Pairs
我们实验证明了一种简单的方法来测量双光子联合光谱映射到时域使用色散介质的光谱信息。使用各种顶帽光谱滤波器来限制所测量的宽带下转换光子的光谱（并且因此，时间）范围。光谱滤波器的尖锐边缘被用作用于色散介质的色散表征的光谱标记。这种方法可以同时完成色散特性和联合光谱测量。用这种方法得到了极化光纤中II类下转换光子对的联合谱（中心约为1.5 μ m，超过100 nm）。
2015-05-06 physics.optics quant-ph
Nonlinear interactions with an ultrahigh flux of broadband entangled photons
我们实验证明了纠缠光子对的和频产生（SFG），每秒产生多达40，000个SFG光子，甚至肉眼可见。相互作用的非经典性质表现为线性强度依赖的非线性过程。在我们的方案中的关键要素是产生一个纠缠光子，同时保持其非经典特性的磁通。这通过产生尽可能宽的下转换光子而成为可能，其数量级比泵浦宽。这种方法很容易适用于其他非线性相互作用，并可能适用于各种量子测量任务。
2004-12-30 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Polarization effects in the nonlinear interference of down-converted photons
研究了频率非简并自发参量下转换光子非线性干涉中的偏振效应。在可见光和红外（IR）范围内产生的信号光子和闲频光子在非线性迈克耳孙干涉仪的不同臂中分裂。信号光子的干涉图案被检测到，它被证明是依赖于闲频光子的偏振旋转，由双折射样品引入。基于这一概念，我们实现了两种新的方法，用于测量样品延迟在红外范围内，通过使用成熟的和廉价的组件为可见光。该方法的准确度符合现行行业标准。红外旋光技术的发展是相关的材料研究，光学检测和质量控制。
2018-10-30 physics.optics quant-ph
Broadband frequency mode entanglement in waveguided PDC
本文报道了多模KTP波导中参量下转换（PDC）过程中信号光子和闲频光子之间的HOMI（Hong-Ou-Mandel interference）中符合事件率拍频的观测结果。作为解释，我们引入了由波导模三重态产生的双光子纠缠态，并提出了一种合适的纠缠检测方案。
2008-07-04 quant-ph
Spatial distribution of Spontaneous Parametric Down-Converted Photons for higher order Optical Vortices
利用非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC）产生纠缠光子源（SEP），研究了不同模式光（包括高阶涡旋）下转换产生的纠缠光子对的空间分布。我们观察到，对于高斯泵浦，SPDC环的厚度与泵浦光的半径成线性关系。然而，在携带涡旋的光束的情况下，对于临界半径以上的光束形成两个同心的SPDC环。随着涡旋光束阶数的增加，SPDC环的半高宽（FWHM）也随之增加。我们的数值计算结果支持了涡旋的临界束宽以及所观察到的SPDC环的半高宽的存在。
2014-04-07 physics.optics quant-ph
Modal, Spectral, and Polarization Entanglement in Guided-Wave Parametric Down-Conversion
我们研究的模式，光谱和偏振纠缠的光子对产生的非线性，周期性极化，双模波导（1-D平面或2-D圆形）通过非简并自发参量下转换的属性。任何可能的自由度--模式数、频率或偏振--都可以用来区分下转换的光子，而其他的则作为纠缠的属性。根据下转换光子的模数来区分它们，使我们能够有效地产生窄带或宽带的光谱或偏振纠缠。另一方面，当产生的光子在0型过程中的频率区分，模式纠缠原来是一个有效的替代偏振纠缠。此外，第二类下转换中的模式纠缠可以用来产生频率和偏振的双重纠缠态。
2010-07-19 quant-ph
Ultra-Broadband Coherence-Domain Imaging Using Parametric Downconversion and Superconducting Single-Photon Detectors at 1064 nm
相干域成像系统可以在单光子计数模式下操作，提供低检测器噪声;这反过来又导致对弱光源和弱反射样品的灵敏度增加。我们已经证明，可以获得良好的轴向分辨率的光子计数相干域成像（CDI）系统，使用通过自发参量下转换（SPDC）在啁啾周期性极化的化学计量比钽酸锂（啁啾-PPP 3）结构中产生的光，结合氮化铌超导单光子探测器（SSPD）。通过SPDC产生的光的带宽以及SSPD敏感的带宽可以在从700 nm延伸到1500 nm的波长区域上延伸。这种超宽波段为生物组织成像提供了深度穿透和超高轴向分辨率的近乎理想的组合。在1064 nm附近的可调带宽的SPDC光的产生，通过使用啁啾的PPTORS结构，以前没有实现。为了证明这种技术的有用性，我们已经构建了一个层次结构的样本的图像越来越复杂：一面镜子，一个硝酸纤维素膜，和一个生物样品，包括洋葱皮细胞。
2009-05-04 quant-ph
Coherent control and manifestation of inequality of forward and reversed processes in optics
宽带下转换光的实验清楚地表明了光学中正向和反向过程的不平等性。
2004-03-12 hep-ph physics.gen-ph physics.optics
Direct detection of down-converted photons spontaneously produced at a single Josephson junction
本研究在边界 sine-Gordon 杂质模型的超导量子模拟器中，利用宽带参量放大器直接探测到单个约瑟夫森结中由强非线性触发的自发光子下转换现象，明确观测到三光子发射，为多体量子光学和超强光物质耦合提供了直接证据。
2024-05-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-broadband continuously-tunable polarization entangled photon pair source covering the C+L telecom bands based on a single type-II PPKTP crystal
在这项工作中，我们报告的超宽带连续可调，高度偏振纠缠光子对源覆盖的C+L电信波段使用一个单一的II型相位匹配的散装PPKTP晶体的准备。实验上获得了超过60 nm的下转换光子的转向带。宽调谐能力是由于在该晶体中的扩展相位匹配点附近操作。CHSH不等式的S参数值在2.60+/-0.04（最小值）和2.72+/-0.07（最大值）之间，这清楚地表明在整个可调范围内源的高纠缠度。这是第一次在电信波段实现这样的宽带可调谐简并偏振纠缠对源。结合密集波分复用技术，我们的源可以用来提高量子通信领域的单个通信信道的传输容量。
2013-01-18 physics.optics quant-ph
Laser-induced cooling of broadband heat reservoirs
我们从理论和实验上探索了一种冷却宽带热源的方法，通过激光辅助与二能级原子的碰撞，然后通过它们的荧光。与现有的激光冷却方法相比，这种方法在冷却效率、宽带浴的最低可达温度及其多功能性方面是有利的：它可以冷却任何热源，只要激光与原子共振红失谐。它适用于冷却稠密气体和冷凝介质。
2015-02-27 physics.atom-ph quant-ph
Optical parametric oscillation under injection of orbital angular momentum
本文提出了一个轨道角动量注入下光学参量振荡器空间模式动力学的理论模型。这个过程，然后解释一个有趣的图片的基础上庞加莱表示的一阶空间模式。下转换场的空间性质可以很容易地从它们在这种几何表示中的对称性来理解。通过考虑注入信号的绝热模转换，我们还预测了下转换光束中几何相位共轭的发生。提出了一种测量这种效应的实验装置。
2006-08-11 quant-ph
Broadband pumped polarization entangled photon-pair source in a linear beam displacement interferometer
利用宽带自由运转的激光二极管泵浦单极化磷酸钛氧钾（PPKTP）晶体，将其置于线性光束位移干涉仪中，利用0型自发参量下转换（SPDC）技术，实现了偏振纠缠光子对的产生.我们观察到对率为0.56 Mpairs/s/mW，在一个单一的空间模式，在100 nm的光谱范围内的偏振可见度为97.7%。该实验展示了一种利用高功率自由运转的激光二极管和快速多路复用探测器观测千兆计数率的偏振纠缠光子对的途径。
2019-11-28 quant-ph
Coherence and Entanglement Preservation of Frequency-Converted Heralded Single Photons
我们报道了近红外光子从854nm波长到1310nm的电信O波段的量子频率转换，总转换效率为8%。在854nm处的纠缠光子对通过II型自发参量下转换产生。在非线性脊形波导中，一个光子与强泵浦光场混合，将其转换为1310nm。我们证明了在转换过程中光子的一阶和二阶相干性的保存。在此基础上推导了双光子态的相干函数，并与实际测量的相干函数进行了比较。这种测量表明了对的时间-能量纠缠的保持。88%的可见度违反了贝尔不等式。
2017-03-08 quant-ph
Non-classical two-photon interference between independent telecom light pulses converted by difference-frequency generation
实验研究了可见光波长转换后两光子间的HOM干涉。在实验中，我们利用自发参量下转换制备了一个预示的单光子，另一个光子来自780 nm的弱激光源。我们通过在极化的锂离子电池中使用差频产生将两个光子的波长转换为1522 nm的电信波长，然后观察光子之间的HOM干涉。观测到的可见度是$0.76\pm 0.12$，它清楚地显示了两个光子的非经典干涉。高可见光干涉是实现可见光光子发射源产生的光子的光纤量子通信的重要一步。
2013-04-01 quant-ph
Maximizing the Validity of the Gaussian Approximation for the biphoton State from Parametric Downconversion
自发参量下转换（SPDC）在基于光子纠缠的量子应用中有着广泛的应用。光子对产生的效率通常通过$sinc(LΔk/2)$函数来表征，其中$L$是非线性介质的长度，而$Δk$是泵浦场和下转换场之间的相位失配。在理论研究中，相位失配的\textit{sinc}行为经常被近似为高斯函数$\exp{(-αx^2)}$，以便导出SPDC过程的解析表达式。在文献中已经为优化因子$α$选择了不同的值，例如通过比较\textit{sinc}和高斯函数的宽度或下转换光子的动量。因此，不同的$α$值为相同的设置提供了不同的理论预测。因此，有必要对该参数进行知情和独特的选择。在这项工作中，我们提出了一个选择的$α$，最大限度地提高了高斯近似的有效性。此外，我们还讨论了所谓的\textit{super} -高斯和\textit{cosine} -高斯近似作为实际的替代品，提高了预测能力的实验。
2022-12-19 quant-ph
Broadband bright twin beams and their up-conversion
报道了在非周期极化的铌酸锂晶体中通过高增益参量下转换获得的宽带（40 THz）明亮孪生光束。输出光子数与泵浦功率呈指数关系，而不是与泵浦幅度呈指数关系，就像在均质晶体中一样。光子数的相关性和频率/时间模式的数量进行评估光谱协方差测量。通过在非相位匹配晶体表面上进行和频产生，我们测量了时间宽度为90 fs的互相关峰。
2017-10-24 quant-ph
Photonic circuits for generating modal, spectral, and polarization entanglement
我们考虑利用Ti：LiNbO $_{3}$扩散通道波导的光子电路的设计，用于产生具有模式、光谱和偏振纠缠的各种组合的光子。在双模波导中，通过自发光参量下转换（SPDC）产生下转换光子对。我们研究了一类光子电路，包括：1）一个非线性周期性极化的双模波导结构，2）一组单模和双模波导为基础的耦合器，以这样一种方式，他们适当地分离的三个光子，包括SPDC过程，以及，对于某些应用程序，3）全息布拉格光栅，作为一个二向色反射器。第一个电路在两个单独的单模波导中产生频率简并下转换光子，每个光子具有偶空间奇偶性。改变元件的参数允许这个相同的电路产生两个在频率上纠缠或同时在频率和偏振上纠缠的非简并下转换光子。第二个光子电路被设计成通过基于光子的频率区分光子来产生模式纠缠。该电路的修改版本可以用于产生在模式数和偏振方面双重纠缠的光子。第三个光子电路被设计为通过将模式、光谱和偏振纠缠转换为路径纠缠来管理色散。
2010-09-22 quant-ph
Storage and conversion of quantum-statistical properties of light in the resonant quantum memory on tripod atomic configuration
从理论上分析了基于共振三脚架型原子组态的宽带量子存储的可行性。在这种情况下，信号场的写入同时执行到两个通道中，并且其特征在于原子系综的两个自旋波的激发。从两个通道同时读出的原始信号的量子特性映射到检索脉冲上，不比基于λ型原子配置的存储器的情况差。同时，为操纵与信号脉冲的顺序读出（和/或顺序写入）相关联的量子态开辟了新的可能性。例如，压缩态的脉冲被转换成两个部分纠缠的部分压缩正交脉冲。或者，两个具有正交压缩正交的独立信号脉冲可以被转换成两个纠缠脉冲。
2016-02-07 quant-ph
Gaussian mode coupling of spectrally broadband photons from bulk spontaneous parametric down-conversion: A spatial-spectral mode analysis of fiber coupling
Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering（弗劳恩霍夫应用光学和精密工程研究所）；Friedrich Schiller University Jena, Institute of Applied Physics, Abbe Center of Photonics（耶拿弗里德里希·席勒大学应用物理学院阿贝光子学中心）
通过空间-光谱模式分析，揭示体晶体SPDC中光子对收集概率、 heralding效率和光谱纯度之间的权衡源于频率相关的离散空间模式分布，并应用于准相位匹配配置。
2026-06-15 quant-ph
Phase-space open-systems dynamics of second-order nonlinear interactions with pulsed quantum light
本文提出了一种高效框架，用于计算二阶非线性相互作用中输入和输出量子态的关系，通过广义布洛赫-梅西亚分解减少相空间描述，研究了纠缠破裂对输出Wigner函数的影响，为优化量子态放大和频率转换提供了新方法。
2025-12-03 quant-ph
Two-photon Hong-Ou-Mandel interference and quantum entanglement between the frequency-converted idler photon and the signal photon
本文从理论上分析了频率上转换对纠缠光子对二阶量子关联的影响，证明在一般条件下关联可被保留，并研究了转换后闲频光子与信号光子的Hong-Ou-Mandel干涉，发现干涉可见度随频率转换幅度和光子频率间隔变化。
2023-03-22 quant-ph
HIgh-Noon States with High Flux of Photons Using coherent Beam Stimulated Non-Collinear Parametric Down Conversion
我们展示了如何在光学干涉仪内以高计数率达到高保真NOON状态。最近的研究表明，通过在分束器处混合压缩光和相干光，可以产生保真度高达94%的任意N的NOON态。(Afek I.等人Science 328，879（2010））。该方案基于“量子”下转换光和“经典”相干光之间的高阶干涉。然而，这需要优化经典光与量子光的振幅比，从而限制干涉超分辨率信号的总计数率。我们建议使用相干光束激励的非共线下转换光作为输入的干涉仪。我们的方案是基于激发非共线参量下转换的双模相干光。在产生NOON态时，我们有更好的选择振幅比的灵活性。这使得超分辨率强度超过先前方案许多数量级。因此，我们希望通过使用明亮的光源来提高量子干涉测量中任意N倍超分辨率的大小。我们给出了N=4和5时的一些结果。
2019-12-11 quant-ph
Decoherence in a double-slit quantum eraser
我们研究并实验实现了一种具有可控退相干机制的双缝量子擦除器。在最大纠缠偏振态中制备了一个在自发参量下转换过程中产生的双光子态。双折射双缝被其中一个下转换光子照射，并且它充当单光子双量子比特控制的非门，其将偏振与这些光子的横向动量耦合。另一个光子作为路径标记，通过马赫-曾德尔干涉仪发送。当干涉仪部分不平衡时，它表现为下转换光子的偏振态的退相干的受控源。我们显示了从波的过渡到粒子的行为的信号光子穿过双缝作为一个函数的退相干参数，这取决于在干涉仪的长度路径差。
2010-03-22 quant-ph
