The Roles of Kerr nonlinearity in a Bosonic Quantum Neural Network
量子神经网络（QNNs）是一种新兴的人工神经网络（ANN）技术，它能够从ANN系统中获得量子优势，引起了机器学习和量子物理领域的极大关注。与经典的神经网络相比，QNN已被证明能够加快信息处理速度，提高预测或分类效率，并提供通用和实验友好的平台。众所周知，克尔非线性是经典ANN中不可或缺的元素，而在QNN中，克尔非线性的作用尚未完全理解。在这项工作中，我们考虑了玻色子QNN，并研究了经典（模拟XOR门）和量子（生成薛定谔猫态）任务，以证明克尔非线性不仅使非平凡的任务，而且使系统对错误更具鲁棒性。
2022-05-10 quant-ph
Atom-photon, two-mode entanglement and two-mode squeezing in the presence of cross-Kerr nonlinearity
研究了在交叉克尔非线性作用下，两个量子场与三能级量子系统的相互作用。我们考虑了三种原子-光子相互作用的耦合模型。首先，我们研究了原子-光子纠缠的动力学行为，发现在三种模型中，增加交叉克尔非线性会导致不同的行为。此外，它表明，这两个量子化模式可以纠缠，另一方面，通过施加一个经典的驱动场的低水平。增加经典驱动场破坏了长时间的原子-光子纠缠。结果表明，在没有经典驱动场和交叉克尔非线性的情况下，可以产生振荡双模压缩。
2016-05-07 quant-ph
Quantum dynamics of an optomechanical system in the presence of Kerr-down conversion nonlinearity
本文从理论上研究了光机械腔中克尔下转换非线性晶体的非线性效应。对于这个系统，我们研究了两个非线性的影响，即，Kerr非线性和参量增益、振荡镜的动力学、透射光场的强度和压缩谱以及稳态镜场纠缠。我们表明，在与裸光机械腔相比，由于克尔非线性和腔内光子数的增加，由于增益介质的腔能量移位的组合可以增加的振荡镜的位移谱中的简正模分裂，并降低其有效温度。我们的工作表明，克尔非线性和下转换过程都增加了传输光场的压缩程度。此外，我们发现，在所考虑的系统中的机械和光学模式之间的纠缠度大大降低，因为在克尔介质的存在下的腔内光子数减少。
2013-03-05 quant-ph
Enhancement of Kerr nonlinearity via multi-photon coherence
提出了一种利用多能级原子相干性共振增强光学克尔非线性的新方法。这种增强伴随着介质的其他线性和非线性极化率项的抑制。我们表明，该效果的结果在一个修改的非线性法拉第旋转的光在Rb 87蒸汽细胞中传播通过改变光的椭圆率。
2002-07-24 quant-ph
Highly non-Gaussian states created via cross-Kerr nonlinearity
我们提出了一个利用交叉克尔非线性产生强非高斯态的可行方案。所得的态是电磁场的高度非经典态，并表现出负的维格纳函数，亚泊松光子统计和振幅压缩。此外，维格纳函数有一个明显明显的“香蕉”或“新月”形状特定于克尔型相互作用，这到目前为止还没有实验证明。我们表明，创建和检测这样的国家应该是可能的，与目前的技术使用电磁感应透明的四能级原子系统中的N-配置。
2007-09-13 quant-ph
Influence of modal loss on the quantum state generation via cross-Kerr nonlinearity
本文研究了退相干效应对两模交叉克尔非线性相互作用产生的量子态的影响。对于马尔可夫损失（光子损失和失相），一个区域的参数时，损失仍然不会导致破坏的非经典性被确定。我们强调的状态生成过程中的损失，而不是发生在传播通道的影响的差异。此外，我们表明，在现代实现的计划的大交叉克尔非线性相关损失可能会导致非经典性的增强。
2009-04-21 quant-ph
Control of squeezed light pulse spectrum in the Kerr medium with an inertial nonlinearity
建立了电子克尔非线性介质中超短光脉冲自相位调制（SPM）和交叉相位调制（XPM）的自洽量子理论。该方法利用电场的动量算子，考虑了非线性的惯性行为。研究了压缩正交分量的量子涨落谱与非线性响应时间以及SPM和XPM效应引起的非线性相移值的函数关系。
2000-10-02 quant-ph
Adiabatic Fock state generation scheme using Kerr nonlinearity
我们提出了一个在克尔腔中通过驱动场强度的绝热变化和腔失谐量确定性地产生Fock态的理论方案。我们证明了产生$n$ -光子Fock态所需的时间是$n$的平方根。克尔系数相对于系统退相干率的要求提供作为所需的状态保真度的函数，表明该计划是潜在的实现与微波超导电路的现有技术水平。
2018-12-19 quant-ph
Quantum theory of Kerr nonlinearity with Rydberg slow light polaritons
研究了里德伯慢光极化激元在中间相互作用原子介质中的传播。然后，极化激元的色散关系很好地描述了慢光的速度，这允许一个任意形状的原子云的解析解。我们证明了里德堡极化激元的连接到一个传统的克尔非线性行为的弱相互作用，并确定了领先的量子校正增加的相互作用。我们提出了一个实验装置，它允许一个测量有效的两体之间的相互作用潜力慢光极化激元以及更高的身体相互作用。
2016-04-18 quant-ph
Robust Universal Photon Blockade in a Bimodal Jaynes-Cummings Model via Kerr Nonlinearity
Xinjiang Normal University（新疆师范大学）；Lanzhou University（兰州大学）
本文通过Kerr非线性在双模Jaynes-Cummings模型中展示出鲁棒的通用光子阻塞，其核心方法是单个两能级原子与波导微腔的耦合，并揭示了非线性在提升单光子源纯度和亮度中的协同优势。
2026-04-04 quant-ph
Polarization-squeezed light formation in a medium with electronic Kerr nonlinearity
分析了在具有电子克尔非线性的介质中偏振压缩光场的形成。考虑了量子斯托克斯参数，研究了它们的量子涨落谱。它是建立在量子涨落的抑制是最大的频率可以通过调整脉冲之间的线性相位差控制。我们证明，通过改变一个脉冲的强度或每个光子的非线性相移，可以有效地控制量子斯托克斯参数的量子涨落的抑制。
2004-01-12 quant-ph
Scheme for generating coherent state superpositions with realistic cross-Kerr nonlinearity
我们提出了一个简单的方案，利用两个相同的交叉相位调制过程在退相干环境中产生两个相位相反的相干态的叠加，这被称为猫态。该方案被证明是强大的对退相干由于光子吸收损失和其他错误，其实验装置的设计进行了讨论。
2009-02-21 quant-ph
Temperature dependence of the Kerr nonlinearity and two-photon absorption in a silicon waveguide at 1.55μm
在5.5 ~ 300 K温度范围内，测量了硅波导的双光子吸收和光学克尔非线性随温度的变化关系。双光子吸收系数是从4.9 ps脉冲的功率依赖的传输计算。我们观察到双光子吸收系数从300 K时的0.76 cm/GW下降到5.5K时的0.42 cm/GW，下降了近两倍。克尔非线性是从自相位调制引起的透射脉冲的光谱展宽中推断出来的。发现克尔非线性从300 K时的5.2E-18 m^2/W减小到5.5 K时的3.9E-18 m^2/W。低温下克尔非线性与吸收非线性之比的增加表明利用非线性相移的器件（如光开关或参量光子对源）的工作性能得到了改善。我们研究了光子对源的预示效率在低温下将如何变化。此外，开发的建模和实验技术可以很容易地扩展到其他波长或感兴趣的材料。
2018-09-01 quant-ph
Joint estimation of noise and nonlinearity in Kerr systems
本文针对含自Kerr相互作用的有损与退相位信道，利用QFIM及零差、双零差测量分析损耗/退相位与非线性的联合估计极限，揭示增强、退化及不可同时最优的条件。
2024-08-27 quant-ph
Quantum synchronization of two mechanical oscillators in coupled optomechanical systems with Kerr nonlinearity
研究了两个光机械系统中两个不同频率的机械振子在周期性调制腔失谐或驱动振幅下的量子同步现象，它们可以通过光纤或声子隧穿相互作用。腔体中填充有克尔型非线性介质。研究发现，无论采用哪种耦合方式和周期调制方式，非线性光机系统的量子同步都比线性光机系统的量子同步更有吸引力。在克尔非线性的情况下，更容易观察到大大增强的量子同步。此外，还比较讨论了两种耦合方式和两种调制方式对量子同步的不同影响。
2018-10-23 quant-ph
Complete nondestructive analysis of two-photon six-qubit hyperentangled Bell states assisted by cross-Kerr nonlinearity
超纠缠（Hyperentanglement）是量子系统中多个自由度的纠缠态，由于可以极大地提高量子通信的信道容量和安全性而受到广泛关注。在这里，我们提出了第一个方案，完全区分的超纠缠Bell态的双光子系统在三个自由度的交叉克尔非线性的帮助下，没有破坏，包括两个纵向动量自由度和偏振自由度。我们利用交叉克尔非线性构造了量子非破坏探测器，并利用该探测器对不同自由度的双光子系统的Bell态进行了奇偶校验测量和分析。我们提出的双光子六量子比特超纠缠Bell态分析方案对量子信息，特别是长距离大容量量子通信的实际应用具有重要意义.
2016-02-11 quant-ph
Spatial correlations in hexagons generated via a Kerr nonlinearity
我们考虑了克尔腔产生的光束在截面上形成的六角形图案，并研究了表征这种结构的量子关联。通过使用参数相关的对称性破缺的斑图形成，我们确定了一个完整的六模纠缠的情况。五个独立的相正交组合，连接的六边形模式，显示出子散粒噪声波动。利用非线性量子计算技术，证明并计算了模光子数之间的量子关联。
2001-08-03 quant-ph
Complete analysis of the maximally hyperentangled state via the weak cross-Kerr nonlinearity
本文提出了一种在弱交叉克尔非线性作用下完全分析偏振态和空间模自由度的最大超纠缠态的简单方法。我们的方法不仅可以用于双光子超纠缠Bell态分析和三光子超纠缠Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态分析，而且适用于N光子超纠缠GHZ态分析。在我们的协议中，超纠缠的比特信息是通过非线性相互作用读出的，相位信息是通过使用线性光学元件和单光子探测器获得的。这种方法在现有技术条件下是可以实现的，对实际的大容量量子通信方案有一定的参考价值。
2022-08-17 quant-ph
Heralded generation of symmetric and asymmetric entangled qudits with weak cross-Kerr nonlinearity
高维纠缠态由于其强的非局域性和强大的量子信息处理能力而受到人们的广泛关注。利用本文提出的方法，可以在弱交叉克尔非线性的情况下产生任意形式的纠缠量子点，包括对称和非对称纠缠量子点。这些方案是由单光子探测器的探测预示。如果所有探测器都没有记录任何单个光子，则生成成功，概率为$1/n^{M}$，由维度$n$和部分$M$确定。此外，这些方案即使在普通光子数非分辨探测器上也能很好地工作，因此在现有的实验技术下是可行的。
2013-02-28 quant-ph
Quantum circuits for amplification of Kerr nonlinearity via quadrature squeezing
在单光子水平上，克尔效应引起的相移通常很小。我们提出了两种电路，通过应用单，双模正交压缩算子增强交叉克尔相移。我们的结果是基于矢量相干态理论，并可以通过满足广义特殊酉群SU（1，1）的生成元对易关系的物理运算来实现。虽然所提出的方法可能是有用的实现基于克尔非线性介质的量子光学纠缠门在单光子水平，他们也表明了一种通用的替代方法，以提高高阶非线性通过应用低阶非线性效应。
2014-07-07 quant-ph
Effective Hamiltonian approach to the Kerr nonlinearity in an optomechanical system
利用Born-Oppenheimer近似，我们推导出一个光学机械系统的有效哈密顿量，导致系统的真空中的非线性克尔效应。光机械系统一端的振荡镜在腔场强度谱中产生压缩效应。在另一端施加近共振激光场来驱动腔场，以增强克尔效应。我们还提出了一个量子非爆破测量设置监测系统的两个腔分离的一个共同的振荡镜，基于我们的有效的哈密顿方法。
2009-09-13 quant-ph
Generating entanglement of photon-number states with coherent light via cross-Kerr nonlinearity
我们提出了一个产生光场纠缠态的方案。该方案只需要相干光束之间的交叉克尔非线性相互作用，然后进行零差检测。因此，该方案在当前技术的范围内。我们详细研究了两模间和三模间纠缠态的产生。除了两模间的Bell态和三模间的W态外，我们还发现了大量新的纠缠态。最后，该方案可以推广到三模以上的纠缠态的产生。
2007-04-12 quant-ph
Enhanced estimation of loss in the presence of Kerr nonlinearity
我们解决的耗散玻色子信道的表征，并表明高斯探针（相干或压缩）的损失率的估计，提高克尔非线性的存在。特别地，对于短的相互作用时间，即对于中等大小的介质，例如生物样品，精确度的增强可能是实质性的。我们详细分析了量子费舍尔信息（QFI）的行为，并确定的非线性最大化的QFI作为相互作用时间和输入信号的参数的函数的值。我们还讨论了光子计数和正交测量可实现的精度，并提出了额外的结果截断，少光子，探测信号。最后，我们讨论了精度提高的起源，表明它不能定量地连接到相互作用的探针信号的非高斯性。
2016-02-24 quant-ph
Schemes for quantum entanglement concentration of two unknown partially entangled states with cross-Kerr nonlinearity
我们提出了一个实用的方案来集中一对未知的部分纠缠Bell态和三光子W态的交叉Kerr非线性纠缠。在该方案中，利用局域操作和经典通信，分离的两方可以从两个先前共享的部分纠缠光子对中获得一个最大纠缠光子对，而分离的三方可以从两个相同的部分纠缠三光子W态中获得一个最大纠缠三光子W态和一个最大纠缠团簇态，并具有一定的成功概率.最后讨论了误差源和退相干对方案的影响。该系统结构简单，仅使用了一些线性光学元件和交叉克尔介质，大大简化了实验实现。这些方案在现有的实验技术条件下是可行的
2014-03-20 quant-ph
Intrinsic cross-Kerr nonlinearity in an optical cavity containing an interacting Bose-Einstein condensate
受驱动光腔中相互作用的雪茄形玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）由于与腔的光模相互作用而表现出固有的交叉克尔（CK）非线性。尽管CK耦合比辐射压力和原子-原子相互作用弱得多，但当激光泵浦强度足够强时，它会影响系统的双稳态行为。另一方面，CK非线性与原子-原子相互作用之间存在竞争，后者可以抵消前者的影响。此外，CK非线性导致BEC的Bogoliubov模式的有效频率以及系统的量子涨落通过增加腔驱动速率而增加。然而，在色散相互作用制度的CK非线性的影响是可以忽略的。此外，我们表明，通过增加原子碰撞的\textit{s}波散射频率，可以产生一个强的稳态正交压缩BEC的Bogoliubov模式。
2017-01-21 quant-ph
Quantum control gates with weak cross-Kerr nonlinearity
在弱交叉克尔非线性条件下，我们首先提出了一种特殊的实验方案--C-路径门，利用它可以更简单地实现所有可能的双光子偏振态的二分POVM，并且几乎是确定性的。基于同样的技术，人们提出了量子控制门的实现方案，包括CNOT门（1/2）、Fredkin门（1/8）、Toffoli门（2/23）、CU门甚至MCU门。所有这些门都是可缩放的，具有一定的概率，这些概率大于线性光学中的那些门。这些门所需资源少，结构简单，在现有技术条件下是可行的，对实现光学普适计算有一定的意义。
2008-12-16 quant-ph
Enhancing Microwave-Optical Bell Pairs Generation for Quantum Transduction Using Kerr Nonlinearity
本文提出一种利用微波模式强Kerr非线性的脉冲SPDC方案，通过脉冲驱动产生单光子对，有效缓解了传统方案中保真度与概率的权衡，在有限非线性和光子损失下实现高保真度Bell对的高概率生成。
2025-05-01 quant-ph
Quantum noise effects with Kerr nonlinearity enhancement in coupled gain-loss waveguides
研究同时具有固有量子噪声和非微扰非线性的量子系统的动力学性质通常是困难的。在具有宇称-时间（PT）对称性的增益-损耗波导耦合器中，由于输入相干光的强度可能急剧增加，系统中加入的非线性效应可以极大地增强克尔效应，并有望产生具有巨大光子数的输出光场的宏观纠缠态。同时，量子噪声也伴随着光场的放大和耗散。在量子噪声和非线性效应的共同作用下，系统的量子动力学行为变得十分复杂。然而，在以往对非线性PT对称系统的研究中，忽略了重要的量子噪声效应。在这里，我们提出了一个解决方案，这个非微扰量子非线性问题，显示系统的实时演化的可观测量。增强的克尔非线性被发现会引起一个以前未知的退相干效应，这是无关的量子噪声，并施加限制出现的宏观非经典。与线性系统不同的是，量子噪声对系统的动力学特性有着重要的影响，并且可以在增强的Kerr非线性效应的作用下产生非经典光场态。本文首次研究了耦合增益损耗波导的量子非线性动力学噪声，有助于更好地理解广义非线性系统中的量子噪声效应。
2015-05-26 quant-ph
Generating optical nonlinearity using trapped atoms
我们描述了一种利用与一个或多个辅助二能级原子系统的相互作用产生光学非线性的方案。非线性，这可以实现使用高效率的荧光搁置测量，连同一般的线性变换是足够的模拟任意的Fock态量子点上的哈密顿演化。我们给出了两个例子，这种非线性的应用，一个为创建所需的单光子量子计算方案中的光场的非线性相移，和其他光学薛定谔猫态的制备。
2003-05-28 quant-ph
Generation of Kerr non-Gaussian motional states of trapped ions
非高斯态是连续变量体系中量子信息协议的一个重要资源。猫状态，特别是，已被困离子的运动自由度的离子内部状态依赖于控制位移。另一种方法利用了这种系统中自然存在的克尔非线性。我们提出了详细的计算确认其可行性的典型实验条件。此外，该方法允许产生具有负维格纳函数的复杂非高斯态。特别是，许多相干态的叠加是在一小部分的时间内产生猫态。
2011-05-24 quant-ph
Enhanced Phase Estimation via Photon-Added Two-Mode Squeezed States and Kerr Nonlinearity
Jiangxi Normal University（江西师范大学）；Jiangxi Normal University Science and Technology College（江西师范大学科学技术学院）；Institute for Military-Civilian Integration of Jiangxi Province（江西省军民融合研究院）
本文提出一种利用光子添加双模压缩态和 Kerr 非线性性提升相位估计精度的量子计量学方案，实现超越标准量子极限和超 Heisenberg 极限的高灵敏度测量。
2026-02-19 quant-ph
In situ control of integrated Kerr nonlinearity
纳米光子腔中的克尔非线性为探索基础物理科学和开发新型光子技术提供了一个多功能平台。这是由精确的色散控制和纳米结构的显著场增强驱动的。除了色散和泵浦工程之外，克尔非线性的直接控制可以释放光子系统的最终性能和功能。在这里，我们报告的现场控制集成克尔非线性通过其与级联的普克尔斯非线性过程的相互作用。在不改变光子晶体结构的情况下，实现了动态范围超过10dB的克尔非线性调谐.与标准的线性透射相比，在非线性光谱中观察到Fano共振。这证实了竞争光学非线性路径之间的量子干涉。除了非线性增强，我们还展示了新的能力，以抑制材料的固有非线性。最后，我们利用可调非线性来控制光谱亮度和单光子产生的符合与偶然比。这项工作为在量子水平上实现光学非线性过程的完全纳米级控制铺平了道路。
2021-11-30 physics.optics quant-ph
Generation of Continuous Variable Einstein-Podolsky-Rosen Entanglement via the Kerr Nonlinearity in an Optical Fibre
本文报道了利用光纤干涉仪产生连续变量的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）纠缠。利用光纤中的克尔非线性效应产生了两束独立的压缩光束。这些干涉在分束器和EPR纠缠之间获得的输出光束。振幅（相位）正交的相关性被测量为低于量子噪声极限4.0 ± 0.2（4.0 ± 0.4）dB。压缩方差为0.80 ± 0.03 < 2的求和判据证实了态的不可分性。一个光束的推断不确定度的乘积0.64+-0.08远低于EPR的单位极限。
2001-03-01 quant-ph
Quantum estimation of Kerr nonlinearity in driven-dissipative systems
本文主要研究了驱动耗散系统中克尔非线性的量子测量。在没有耗散的情况下，非线性参数$χ$的测量精度按“超级海森堡标度”$1/N^2$缩放，其中$N$是由于非线性发生器引起的粒子（光子）的总平均数。在这里，我们发现“超海森堡标度”$1/N^{3/2}$也可以通过选择适当的询问时间来获得。在稳态下，只有在单光子损失和单光子驱动或双光子驱动的情况下，当非线性参数接近于0时，才能实现“超海森堡标度”$1/N^{3/2}$。随着非线性强度的增加，“超海森堡标度”消失。在单光子驱动的情况下，当系统在单光子损失的基础上又遭受双光子损失时，在非线性度$χ=0$处将不会出现最佳测量精度。与直觉相反，在双光子驱动的情况下，我们发现并不是双光子损失越大，测量精度就越低。这意味着增加双光子损耗可以在一定程度上提高$χ$的测量精度。
2022-04-12 quant-ph
Enhancing Phase Estimation in a Hybrid Interferometer via Kerr Nonlinearity and Photon Subtraction
Jiangxi Normal University（江西师范大学）；Department of Physics, Jiangxi Normal University Science and Technology College（江西师范大学科学技术学院物理系）；School of Electronic and Information Engineering, Nanchang Institute of Technology（南昌工学院电子与信息工程学院）
本文提出了一种高精度相位估计方案，通过结合Kerr非线性相位移器和多光子子traction操作，实现了超越标准量子极限和常规海森堡标度的相位灵敏度，接近超海森堡标度。
2026-05-20 quant-ph
Efficient hyperconcentration of nonlocal multipartite entanglement via the cross-Kerr nonlinearity
我们提出了两种方案来实现同时纠缠于偏振模和空间模的非局域多体态的超纠缠集中。一种方案是根据少纠缠态的参数制备辅助单光子态。另一种方案利用两个参数未知的低纠缠态来提取最大超纠缠。通过两个自由度上的两次奇偶校验测量实现了Procrustean浓度。利用基于交叉克尔非线性的非破坏性量子非破坏探测器实现奇偶校验，使得不成功的实例可以在下一次集中循环中重复使用。两种方案的成功概率都可以通过迭代逼近1。此外，在这两种方案中，N方中只有一方必须执行奇偶校验测量。我们的方案是有效的和有用的量子信息处理涉及超纠缠。
2016-01-14 quant-ph
Simulation of Matrix Product States to Unveil the Initial State Dependency of non-Gaussian Dynamics of Kerr Nonlinearity
本研究使用TEBD算法模拟Kerr非线性系统，揭示了初始状态对量子动力学的影响，发现相干分支叠加引发非经典动力学和去高斯化现象，且演化存在初态残余效应。
2024-04-25 quant-ph
Kerr nonlinearity induced strong spin-magnon coupling
本文提出利用YIG球中的克尔非线性增强自旋-磁振子耦合，发现该机制使单Kittel模近似失效，并揭示多模磁振子可抑制自旋退相干，形成束缚态，为调控自旋-磁振子界面提供新思路。
2023-11-28 quant-ph
Cross-Kerr nonlinearity between continuous-mode coherent states and single photons
单光子与相干态之间的弱交叉克尔非线性是量子信息处理中许多应用的基础。到目前为止，这些非线性主要是在高度理想化的单模模型方面进行了讨论。我们发展了连续模光子脉冲之间相互作用的一般理论，并将其应用于单光子与相干态相互作用的情况。利用保真度和条件相位的概念定量地研究了通常的单模近似的有效性。我们表明，高的结晶度，非零条件相位和高光子数是兼容的，在脉冲完全通过彼此和不必要的横模效应被抑制的条件下。
2011-03-07 quant-ph
Light with Even Fock states from Interference of Kerr-squeezed Light
本研究利用全同克尔压缩态的相消干涉生成仅含偶数Fock态的非经典光，其特性与非线性强度无关，可观测性仅受干涉仪质量限制，且对输入态相对相位偏差具有鲁棒性。
2024-05-17 quant-ph
Cross-Kerr nonlinearity in optomechanical systems
我们考虑纳米机械谐振器与电磁腔通过辐射压力耦合和交叉克尔耦合相互作用的响应。使用平均场方法，我们解决了系统的动力学，并显示不同的校正来自辐射压力和交叉克尔效应通常被认为是线性动力学。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Kerr nonlinearity and three-wave mixing in superconducting resonators hosting Al-InAs weak links
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
本文研究承载Al-InAs弱连接的超导谐振器，通过调控磁通量或栅极偏置可将克尔非线性调至零，在半导体-超导体混合器件中实验演示三波混频，验证该混合器件是可调非线性超导电路的有前景平台。
2026-08-31 quant-ph
Photonic two-qubit parity gate with tiny cross-Kerr nonlinearity
交叉克尔非线性（XKNL）效应可以诱导有效的光子相互作用，原则上，光子多量子比特门可以使用比线性光学方案少得多的物理资源来实现。不幸的是，产生巨大的交叉克尔非线性是非常具有挑战性的。近年来，已经做出了很多努力来通过弱XKNL实现多量子比特门。然而，所需的非线性强度仍然难以在实验中实现。我们在这里提出了一个基于XKNL的方案，用于实现双光子偏振奇偶校验门，一个通用的两量子比特门，其中所需的非线性强度可以比以前的方案所需的强度弱几个数量级。该方案利用一个环形腔作为量子信息总线，与两个偏振光子（量子比特）的路径模相互作用。XKNL效应使得总线拾取取决于路径模式的光子数的相移。即使当潜在的相移是非常小的，他们可以有效地测量使用光子数分辨探测器，这说明了这样一个事实，即我们的计划可以工作在微小的XKNL制度。测量结果揭示了两个极化量子比特的奇偶性（偶奇偶性或奇奇偶性）。
2012-05-30 quant-ph
Single-photon transport in one-dimensional coupled-resonator waveguide with second order nonlinearity coupling to a nanocavity containing a two-level atom and Kerr nonlinearity
研究了在非级联结构下，二阶非线性材料与附加腔耦合的一维波导中的可控单光子散射，其中附加腔中嵌入二能级原子并填充有克尔非线性材料.在考虑二阶非线性耦合的情况下，我们分析了三种不同耦合形式的传输特性：（1）二能级原子被激发时没有克尔非线性;（ii）在没有二能级原子的情况下，克尔非线性被激发。(iii)二能级原子和克尔非线性都被激发。透射和反射振幅的离散坐标方法获得的三种情况。结果表明，三种不同的耦合形式都可以调节光波导的传输特性，表明该方案可以作为单光子开关来控制单光子在一维耦合谐振波导中的传输和反射。我们将结果与[Phys. Rev. A 85，053840（2012）]进行了比较，并发现了优势。
2020-01-16 physics.optics quant-ph
Self-assisted complete maximally hyperentangled state analysis via the cross-Kerr nonlinearity
我们提出了两个完整的最大超纠缠态的分析协议的光子纠缠在偏振和空间模式的自由度。第一个协议是两个光子的超纠缠Bell态分析方案，第二个是三个光子的超纠缠Greenberger-Horne- Zeilinger（GHZ）态分析方案。在每个方案中，一组相互正交的超纠缠基态的交叉克尔非线性和线性光学的帮助下，完全和确定性的歧视。我们还推广了方案，明确地分析了N光子超纠缠GHZ态。与以前的协议相比，我们的方案通过使用测量的空间模状态来辅助偏振状态的分析，大大简化了鉴别过程并降低了对非线性的要求。这些优点使得我们的方案在长距离大容量量子通信中的实际应用非常有用。
2016-01-08 quant-ph
Dynamics of transient cat-states in degenerate parametric oscillation with and without nonlinear Kerr interactions
在单光子信号损失可忽略的极限下，猫态是理想简并参量振荡器信号模式的稳态解。在存在信号损失的情况下，这在比阻尼时间长得多的时间尺度上不再成立。然而，对于足够的参数非线性，猫态可以作为瞬态存在。在本文中，我们研究的动力学的猫态的创建和退相干的退化参量振荡，有和没有克尔非线性的影响，适用于最近的超导电路实验产生的猫态在微波腔。我们用三个无量纲参数$λ$、$g$和$χ$来确定猫态的形成时间和寿命。这些分别与驱动强度、参数非线性和克尔非线性有关。我们发现克尔非线性对形成猫态所需的阈值参量非线性（$g>1$）影响很小，也不显著改变猫态的退相干时间，但可以缩短猫态的形成时间.猫态的质量随着$g$的增加而增加，并且克尔非线性也可以改善猫态的质量。为了验证猫态的存在和质量，我们考虑了几个签名，包括干涉条纹和负性，并展示了如何计算它们。我们模拟了一个超导电路实验，使用公布的实验参数，并发现与实验结果很好的协议，表明一个非经典的猫状态与一个小的维格纳负性在实验中产生。更强的非线性将导致具有令人信服的猫态签名的猫态。最后，我们探索了创建相干振幅为20的大猫态的可行性，对应于400个光子。
2020-11-30 quant-ph
Simulation of Kerr Nonlinearity: Revealing Initial State Dependency
通过 TEBD 和欧拉法模拟 Kerr 非线性系统，揭示初始状态对双稳态分支选择及稳态谱密度的残余影响。
2023-08-21 quant-ph
Cross-Kerr nonlinearity: a stability analysis
我们分析了辐射压力和交叉克尔非线性效应对纳米机械谐振器与电磁腔相互作用的动力学稳态解的综合影响。在此设置中，我们展示了如何通过交叉克尔相互作用项的存在来修改由辐射压力引起的光学双稳态图像。更具体地说，我们展示了如何光学的反射区域，表征纯辐射压力的情况下，减少了交叉克尔耦合项的存在。在同一时间，上不稳定分支的存在下，一个温和的交叉克尔项的扩展，而它是减少较大的交叉克尔耦合值。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling correlations of a polaritonic Luttinger liquid by engineered cross-Kerr nonlinearity
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养印度协会）
研究在多连接Jaynes-Cummings晶格中，通过工程化交叉Kerr非线性模拟吸引性最近邻相互作用，利用连续玻色化方法推导出有效单分量Luttinger液体模型，并发现交叉Kerr项增强Luttinger参数K+，从而减缓单粒子关联的代数衰减。
2026-02-17 quant-ph
Enhancing quantum correlations and entanglement in an optomechanical system via cross-Kerr nonlinearity
在这项工作中，我们从理论上研究的量子关联存在于一个光学机械系统调用一个额外的交叉克尔耦合之间的光学和机械模式。在实验可实现的条件下，我们首先表明，一个显着增强的稳态纠缠可以实现在一个相当低的驱动功率，这也是非常强大的系统参数和环境温度。然后，我们采用高斯量子不和谐作为证人的真正的量子相关性存在于系统中，并讨论其依赖于交叉克尔非线性。
2016-12-21 physics.optics quant-ph
Strong kinetic-inductance Kerr nonlinearity with titanium nitride nanowires
无序超导薄膜如氮化钛（TiN）在单光子水平上表现出大的动力学电感（KI）、高的临界温度和大的品质因数。KI非线性可以被利用作为约瑟夫森结的替代物，用于创建具有在更高频率和升高的温度下操作的潜力的新型非线性量子器件。我们研究了一种放大KI非线性的方法，通过用小体积的$V \simeq 10^{-4}\text{um}^3$来限制纳米线中共振电磁模式的电流密度。利用这一概念，我们实现了微波频率克尔腔的最大克尔位移每光子的$K/2π= 123.5 \pm 3$ kHz和报告的非线性线宽比$K/γ= 21\%$。通过改进设计，我们的器件有望接近毫米波光谱中的强量子非线性机制。
2022-07-30 cond-mat.supr-con quant-ph
Driven-dissipative time crystalline phases in a two-mode bosonic system with Kerr nonlinearity
对于非线性腔谐振器中两个耦合玻色子模的驱动耗散系统，我们证明了从一个平凡的稳态到两个不同的耗散时间晶相的一系列相变。这些影响已经在使用分叉理论的林德布拉德方程的半经典分析的水平上被预期到，并且被全量子（数值）处理进一步支持。该系统被预测表现出不同的动力学阶段，其特征在于振荡的非平衡稳态与非平凡的周期性，这是一个标志的时间晶体。我们期望这些相位可以直接探测在各种腔QED实验。
2022-05-30 quant-ph
Entanglement analysis of two-atom nonlinear JCM with nondegenerate two-photon transition, Kerr nonlinearity and two-mode Stark shift
纠缠态是量子信息处理的重要工具，在腔量子电动力学中，光与物质相互作用可以产生纠缠态。本文研究了在失谐量和Stark效应存在的情况下，在Kerr非线性介质中，两个二能级原子与双模光场的相互作用。假设原子与光场的耦合和克尔介质的三阶极化率依赖于光的强度。为了研究引入系统的动力学，我们得到了所考虑的原子-场系统的状态矢量的精确解析形式，其初始条件可以为原子（在其基态和上态的相干叠加中）和场（在标准相干态中）准备。然后，为了评价子系统之间的纠缠度，我们利用von Neumann约化熵、形成纠缠和负性等著名的判据研究了纠缠的动力学性质。最后，详细分析了斯塔克位移、变形克尔介质、强度相关耦合以及失谐量对上述测量的影响。数值结果表明，不同子系统之间的纠缠量可以通过选择适当的演化参数来控制。
2014-10-07 quant-ph
Suppressing Cavity Frequency Noise Using a Kerr Nonlinearity
Kavli Institute of NanoScience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）；Department of Electrical and Software Engineering, University of Calgary（卡尔加里大学电气与软件工程系）
该研究针对超导微波腔的频率噪声问题，利用克尔非线性的固有反馈机制，通过克尔锁定实现腔频率稳定，将波动降低近两个数量级，有望应用于多种量子相关系统。
2026-08-05 quant-ph
