Quantum Hacking on Quantum Key Distribution using Homodyne Detection
商业量子密钥分发系统中不完美的设备会打开窃听者可能利用的安全漏洞。这种缺陷的一个例子是光纤分束器的波长相关耦合比。利用这个漏洞,窃听者可以通过插入与通常使用的波长不同的光来改变接收器侧的光纤分束器的透射率。在这里,我们提出了一个实际的连续变量量子密钥分发系统的零差检测波长攻击。通过插入不同波长的光脉冲,这种攻击允许窃听者对散粒噪声估计产生偏差,即使它是实时完成的。基于实验数据,我们讨论了这种攻击的可行性,并提出了预防方案,通过改进以前提出的对策。
2014-02-27 quant-ph
Loophole-free Bell test for one atom and less than one photon
我们考虑了单原子两个内部态与描述真空或单光子的两个光子数态之间的纠缠,从而平均包含少于一个光子。我们表明,这种有趣的纠缠可以通过对光学模式进行零差检测来表征贝尔不等式的实质性违反。我们提出了实验的挑战,需要克服铺平道路,在这个设置中的一个无漏洞的贝尔测试。
2011-08-04 quant-ph
Tests of Bell inequality with arbitrarily low photodetection efficiency and homodyne measurements
我们表明,混合本地测量零差测量和光电探测相结合,提供违反任意低的光电探测效率的贝尔不等式。这在两种不同的情况下显示:当一个部分接收到与另一个部分测量的场模式纠缠的原子时,以及当两个部分进行类似的光子测量时。我们的研究结果促进混合测量方案作为候选人的无漏洞贝尔测试超出了以前的预期。
2012-09-05 quant-ph
Generating optimal states for a homodyne Bell test
我们提出了一个协议,产生一个有条件的准备状态,可用于贝尔测试的基础上零差检测。基于Munro [PRA 1999]的结果,该状态对于基于使用相关光子数状态的正交相位零差测量的Bell不等式违反是接近最优的。该方案利用了Gaussian纠缠蒸馏协议的Schlemert等。[Annals of Phys.2004],并且仅使用分束器和光电探测器从具有低压缩参数的双模压缩态源有条件地制备非高斯态,从而允许无环孔测试贝尔不等式。
2005-04-12 quant-ph
Experimental amplification of an entangled photon: what if the detection loophole is ignored?
由于环境诱导的退相干,在大尺度上对量子特性(如纠缠)的实验验证极具挑战性。事实上,在存在损耗的情况下,用于证明多粒子系统量子性的测量技术很难定义,如果不够准确,它们会提供错误的结论。我们提出了一个贝尔测试,其中一个光子的纠缠对被放大,然后检测到的阈值探测器,其信号进行后选择。放大是由一个经典的机器,产生一个完全可分离的微观宏观状态。然而,通过采用这样的技术,可以令人惊讶地观察到CHSH不等式的违反。这是因为忽略由后选择和系统损失打开的检测漏洞可能会导致误解,例如在明显不存在的设置中声称微观-宏观纠缠。通过使用阈值探测器和后选择,人们只能推断出初始光子对的纠缠,因此是微-微纠缠,因为它进一步被违反了二分系统的不可分性准则所证实。如何利用现有的技术在存在损耗的情况下检测光子微宏纠缠仍然是一个悬而未决的问题。
2011-04-12 quant-ph
Loss-tolerant hybrid measurement test of CHSH inequality with weakly amplified N00N states
虽然我们对贝尔定理的理解和测试它的实验技术在过去的40年里有所改善,但迄今为止,所有的贝尔测试都至少受到检测或局部性漏洞的影响。大多数光子钟测试依赖于效率低下的离散结果测量,通常由光子计数检测提供。一种可能的方法来关闭检测漏洞在光子贝尔测试是涉及有效的连续变量测量,而不是,如零差检测。在这里,我们提出了一个测试的Clauser-Horne-Shimony-Holt(CHSH)不等式,应用光子计数和零差检测弱放大双光子N 00 N态。建议的方案是非常强大的实验缺陷,适合目前的技术限制。由于考虑了放大的量子态,我们的工作也有助于探索纠缠宏观量子系统。此外,它可能构成一个替代平台的无环孔贝尔测试,这也是重要的量子技术应用。
2015-02-18 quant-ph
Proposal for a loophole-free Bell test with electron spins of donors
到目前为止,所有的贝尔不等式的实验测试都至少留下了一个漏洞,这些不等式必须被所有的局部实在隐变量理论所满足,而被量子力学预言所违背。我们提出了一个可行的设置允许一个无漏洞的测试的贝尔不等式。两个电子自旋量子比特的磷捐助者在不同的腔相距300米的半导体纠缠通过一个明亮的相干光和postselections使用零差测量。然后,Alice和Bob分别随机和独立地读出电子自旋,通过使用由射频单电子晶体管检测的光诱导自旋到电荷转换,单位效率小于0.7 $μ$ s。当检测精度分别为0.99和0.95时,贝尔不等式的破坏率分别大于37%和18%。
2009-03-26 quant-ph
Violating Bell inequalities with entangled optical frequency combs and multi-pixel homodyne detection
我们已经从理论上研究了使用几个连续变量Bell型不等式中的任何一个的可能性,对于这些不等式,用粗粒度求积实现了二分测量(零差)测量-在其中每个参与者被给予一部分的多方配置中,在频域中,利用频率梳同步泵浦的光学参量振荡器的输出,由于其新颖的特性,包括产生纠缠在数百个物理模式中的光的可能性-这是光学或混合光学量子计算方案中的许多方案的关键组成部分。我们研究的情况特别是只使用高效的光学零差检测,这意味着在这种系统中,公平采样的漏洞将相对容易避免。
2018-05-15 quant-ph
Analysis of a proposal for a realistic loophole-free Bell test with atom-light entanglement
贝尔不等式的违反,检测和局部性漏洞都关闭是至关重要的设备无关的评估量子信息。虽然是技术性的,但同时堵塞这两个漏洞仍然是一个挑战。In Nat. Commun. 4:2104(2013),提出了一种在现有实验技术条件下实现无漏洞贝尔不等式违反的原子-光子纠缠态的现实方案.在这里,我们通过分析处理,表明国家提出的国家,以改善分析这一建议。4:2104(2013)对于任意低的光电探测效率原则上可以违反贝尔不等式。此外,它还能够违反仅考虑原子和零差测量的贝尔不等式,从而消除了考虑低效的光计数测量的需要。在这种情况下,可实现的最大Clauser-Horne-Shimony-Holt(CHSH)不等式违反是2.29,并且违反所需的最小传输约为68%。最后,我们表明,通过后选择原子测量,可以工程师的叠加相干态的各种相干态振幅。
2013-11-14 quant-ph
Maximal CHSH violations with low efficiency photodetection and homodyne measurements
我们研究非局部性测试中,每一方进行光电探测和零差测量。这种测量的结果是二分法和Clauser-Horne-Shimony-Holt(CHSH)不等式。我们证明,在这种情况下,最大的违反是可达到的,并充分表征了一组最大违反状态。如果我们将搜索限制在每个模式最多2、4和6个光子组成的状态,我们会发现临界光电探测效率为0.48、0.36和0.29。我们还发现了一个著名的猫态的纠缠变化,其临界效率为0.32。这些值都在目前的光电探测器技术的限制,这表明本方法作为一个无环孔贝尔实验的道路。
2012-04-19 quant-ph
Homodyne characterization of active optical media
提出了一种有效的极大似然方法,通过零差检测来表征有源光学介质的吸收/放大特性。
2000-09-20 quant-ph
Anomalous Amplification of a Homodyne signal via Almost-Balanced Weak Values
最近提出了几乎平衡弱值放大(ABWV)技术[Phys.Rev.Lett. 116:100803(2016)]。我们证明了这种技术,使用修改后的Sagnac干涉仪,其中对传播的光束在空间上分离。相对于在Sagnac干涉仪中使用共线光束,两个光束之间的分离提供了额外的放大。作为该技术的演示,我们执行的角速度在干涉仪的反射镜之一的测量。在相同的设置,弱值放大技术也进行了比较。使用几乎平衡弱值技术可以获得更高的放大因子,在我们的实验中获得的最佳放大因子高达$1.2\times10^7$。此外,在我们的实验中,放大因子随着ABWV情况下的选择后阶段的减少而单调增加,这不是在小的选择后阶段的弱值放大的情况。
2016-12-26 physics.optics quant-ph
Tests of multimode quantum non-locality with homodyne measurements
我们调查违反当地的现实贝尔测试零差测量多模连续变量状态。通过以适当的方式对测量结果进行分组,我们证明了Mermin-Klyshko不等式可以被一个随模式数量呈指数增长的量所违反。此外,量子力学允许的最大破坏可以针对任何数量的模式来实现,尽管需要相当不现实的量子态。有趣的是,这种违反的指数增长甚至对更简单的状态,如多体GHZ状态也是如此。由此产生的好处,使用更多的模式被证明是显着的,在实际的多部贝尔测试通过分析增加的鲁棒性噪声的模式的数量。鉴于零差检测可实现的高效率,因此,我们的研究结果开辟了一条可行的无环孔贝尔测试,是强大的实验缺陷。我们提供了一个明确的三模状态(相干态的叠加)的例子,结果在一个显着的高违反Mermin-Klyshko不等式(约10%)与零差测量。
2008-09-02 quant-ph
Bell Inequality Tests with Macroscopic Entangled States of Light
量子关联可能违反贝尔不等式。大多数证实这一预测的实验方案已经在遭受检测漏洞的全光贝尔测试中实现。同时关闭这个漏洞和位置漏洞的实验是非常可取的,并且仍然具有挑战性。一种新的无环隙Bell检验方法是基于纠缠光子的放大,即关于宏观纠缠,哪种光信号应该容易检测。然而,宏观状态是部分无法区分的经典探测器。克服这些限制的一个有趣的想法是在放大后立即用适当的预选代替后选择。这是状态预处理揭示隐藏的非局部性的精神。在这里,我们检查一个可能的预选,但所提出的工具可以用于分析其他计划。过滤方法使宏观纠缠可用于贝尔测试和量子协议是当今该领域深入研究的主题。
2011-09-22 quant-ph
Experimental Proof of Nonlocal Wavefunction Collapse for a Single Particle Using Homodyne Measurement
一个量子粒子可以用一个波函数来描述,它可以在任意大的距离上传播,但它永远不会在两个(或更多)地方被检测到。在量子理论中,爱因斯坦用“幽灵般的超距作用“来解释这种奇怪的现象:波函数瞬间非局域坍缩到任何检测到粒子的地方。我们通过在两个实验室之间分裂一个光子,并通过实验测试一个实验室的测量选择是否真的会导致另一个实验室的局部量子态发生变化,首次在没有效率漏洞的情况下证明了这种单粒子幽灵般的作用。为此,我们使用零差测量与六个不同的测量设置和定量验证爱因斯坦的幽灵行动违反爱因斯坦-波多尔斯基-罗森转向不等式的$0.042 \pm 0.006$。我们的实验也验证了分裂后的单光子在一方不可信的情况下仍然存在纠缠。
2014-12-25 quant-ph
Direct measurement of optical quasidistribution functions: multimode theory and homodyne tests of Bell's inequalities
我们发展了一个直接零差测量量子光学准分布函数的多模理论。我们表明,不平衡的零差与适当形状的辅助相干场允许一个采样逐点不同的相空间表示的电磁场。我们的分析包括可能影响现实实验结果的实际因素,如非单位检测效率,不完美的模式匹配和暗计数。我们应用所开发的理论来讨论通过测量联合双模准分布函数在局部条件下由光子计数观察无环洞违反贝尔不等式的可行性。我们确定的参数范围的实验装置,使违反贝尔不等式的两个国家表现出纠缠的Fock基础:一个单光子Fock状态分为50:50分束器,和双模压缩真空状态的过程中产生的非简并参数下转换。
2003-02-19 quant-ph
Quantum hacking: saturation attack on practical continuous-variable quantum key distribution
我们发现并研究了连续变量量子密钥分发(CV-QKD)实现中的一个新的安全漏洞,该漏洞与零差检测器的非线性有关。通过利用这个漏洞,我们提出了一个积极的侧信道攻击高斯调制相干态CV-QKD协议结合拦截重发攻击与诱导饱和的零差检测的接收端(鲍勃)。我们表明,攻击者可以通过取代鲍勃收到的相干态的求积来偏置多余的噪声估计。我们提出了一个与零差检测实验测量结果相匹配的饱和模型,并利用该模型研究了饱和攻击对CV-QKD系统参数估计的影响,证明了这种攻击可以使多余的噪声估计偏置到任何系统参数的空密钥阈值之外,从而导致完全的安全破坏。如果我们考虑强加信道传输估计不应受攻击影响的附加标准,则仅当量子信道上的衰减足够时才能发起饱和攻击,对应于大于约6dB的衰减。我们还讨论了可能的对抗饱和攻击的措施,并提出了一种新的基于高斯后选择的对抗措施,可以通过经典的后处理来实现,并且可以允许在原始测量数据部分饱和时提取密钥。
2015-11-03 quant-ph
Violation of Bell's inequalities with pre-amplified homodyne detection
我们表明,在基于纠缠相干态的方案中使用概率无噪声放大来测试量子非局域性提供了很大的优势。事实上,当放大被嵌入到测试本身中时,伪造Bell-CHSH非局部性测试的阈值幅度显著降低。这种有益的效果也适用于检测效率低下的情况。我们的研究有助于肯定无噪声放大作为一个有价值的工具,相干信息处理和产生的玻色子系统的强非经典状态。
2013-05-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Universal optical amplification without nonlinearity
提出并实验实现了一种通用的相位不敏感光放大方案。所提出的方案仅依赖于线性光学和零差检测,从而避免了泵浦场和信号场之间的非线性相互作用的需要。放大器表现出接近最佳的量子噪声限制性能的放大系数范围很广。
2006-04-28 quant-ph
Time-resolved homodyne characterization of individual quadrature-entangled pulses
我们描述了一个简单而有效的装置来产生和表征飞秒正交纠缠脉冲。利用飞秒脉冲的非简并参量放大,在0.1 mm厚的K_2O_3晶体中,通过单次通过,可以有效地实现相当于2.5 dB压缩的量子关联.然后对纠缠脉冲进行单独采样,以表征状态的不可分离性和形成熵。完整的实验分析在时域中,从脉冲源的正交纠缠的时间分辨零差检测。这种特殊性允许在使用连续变量纠缠的量子通信协议中的应用。
2004-09-29 quant-ph
Maximal Violation of Bell Inequalities using Continuous Variables Measurements
我们提出了一个完整的家庭的物理状态,产生违反贝尔CHSH不等式任意接近其最大值,当使用正交相位零差检测。这个结果是基于一个新的binning过程称为根binning,这是用来转换的连续变量测量到二进制的结果需要测试的量子力学与本地现实理论。一个物理过程,以产生这样的国家也建议。使用高效率的类空分离零差检测与这些状态和这种合并过程将导致一个决定性的无环洞测试的量子力学。
2002-11-12 quant-ph
Sensitivity Evaluation of SU(1,1) Interferometers with Arbitrary Input Probe State and Homodyne Detections
Indian Institute of Technology Kharagpur(印度理工学院卡拉格普尔分校);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);CNRS(法国国家科学研究中心);CentraleSupélec(中央理工-高等电力学院);Centre for Nanosciences and Nanotechnologies, CNRS, Université Paris-Saclay(法国国家科学研究中心-巴黎萨克雷大学纳米科学与工程中心)
本文研究了在任意输入探测态和锁相检测条件下,SU(1,1)干涉仪的相位灵敏度,分析了内部和外部损耗的影响,并探讨了不同配置下的灵敏度提升来源。
2026-05-21 quant-ph
Device-Independent Randomness Amplification
本工作基于理论协议与超导电路的无漏洞Bell测试进展,首次实验实现了物理源不完美随机性的放大,为达到隐私与随机性生成的理论物理极限迈出重要一步。
2024-12-23 quant-ph
Verifiable homodyne measurement for detecting non-local properies of light
零拍探测是识别光的量子态的最基本的工具之一。它已被用来检测有用的非局域性质,如量子隐形传态的纠缠和量子密钥分发中密钥的可验证性。在这样做时,检测方案采用明亮的光脉冲,称为本地振荡器(LO)脉冲,并且LO脉冲通常与信号脉冲一起发送。本振脉冲被假定为具有无限强度的相干态。然而,由于光传输信道中的噪声或恶意第三方的干预,在实践中很难坚持这一推定。结果,实现可能不再是零差检测,并且那些结果可能仅仅掩饰纠缠或秘密密钥的成功检测。在这里,我们提出了一种替代方案,作为零差检测,以可验证的方式检测光的非本地属性,没有任何假设的LO脉冲。该方案基本上基于与用于零差检测的常规实现相同的设置。这一结果有助于弥补零差检测中由偏离理想LO脉冲所引起的任何可能的漏洞。
2022-12-21 physics.optics quant-ph
Heralded Amplification of Path Entangled Quantum States
设备无关的量子密钥分发(DI-QKD)是量子通信中最具吸引力的挑战之一,它利用基础物理学的概念,即Bell非定域性检验,来确保通信链路的安全性。这需要无环孔地违反贝尔不等式,由于光纤传输信道中的损耗,这在本质上是困难的。预言光子放大是一种基于传送的协议,已被提出作为克服DI-QKD传输损耗的手段。在这里,我们展示了预示光子放大的路径纠缠态,并利用最近开发的基于位移的检测方案,消除损失前后的纠缠。我们证明,通过利用预示光子放大,我们能够可靠地保持高保真纠缠态超过50公里的损失等效距离。
2016-12-06 quant-ph
Proposal for Implementing Device-Independent Quantum Key Distribution based on a Heralded Qubit Amplification
在与设备无关的量子密钥分发(DIQKD)中,利用对贝尔不等式的违反来建立与QKD设备的内部工作无关的安全共享密钥。然而,DIQKD的实验性实现仍在等待中,因为迄今为止所有的光学贝尔测试都受到检测漏洞的影响,使得协议不安全。特别地,量子信道中的光子损失表示DIQKD的基本限制。在这里,我们介绍了一种基于单光子源和线性光学的量子比特放大器,它为克服贝尔测试中的信道损耗问题提供了一个现实的解决方案。
2010-08-17 quant-ph
Heralded amplification of nonlocality via entanglement swapping for long-distance device-independent quantum key distribution
实现与设备无关的量子密钥分发(DIQKD)的主要困难在于其安全性依赖于Clauser-Horne-Shimony-Holt~(CHSH)不等式的无漏洞检测违反,即CHSH值$S>2$,而该值很容易被传输信道的丢失所破坏。最简单的方法之一是利用纠缠交换中继ESR。在这里,我们提出了一个改进的版本的预示非局域性放大器协议的基础上的ESR和实验测试,数值计算表明,我们的计划是更强大的传输损耗比以前开发的协议。在实验中,我们观察到,所获得的概率分布是在一个单独的测量精确地表征了实验参数的数值模拟所预期的非常一致。此外,我们实验估计的非局域性的预示状态后,传输的10 dB的损失之前检测。估计为$S=2.104>2$,这表明即使在各种实验缺陷下,我们的最终态也具有很强的非定域性。我们的结果澄清了ESR协议的一个重要基准,并铺平了道路,实现长距离的无漏洞CHSH违反以及DIQKD。
2019-05-07 quant-ph
Large violation of Bell inequalities using both particle and wave measurements
当对纠缠的量子系统进行单独测量时,该理论预测了无法用任何经典机制解释的相关性:通信被排除在外,因为信号的传播速度应该比光快;预先建立的协议被排除在外,因为贝尔不等式被违反。所有这些违规行为的光学演示都涉及离散的自由度,并受到检测效率漏洞的困扰。一个有前途的替代方案是使用连续变量结合高效的零差测量。然而,到目前为止提出的所有方案都使用极难实现的状态或测量,或者产生非常弱的违反。我们提出了一个简单的方法来产生大的违规可行的状态,使用光子计数和零差检测。本方案也可用于从容易制备的高斯态(如双模压缩态)中获得非定域性。
2011-08-10 quant-ph
Testing for Multipartite Quantum Nonlocality Using Functional Bell Inequalities
我们表明,连续变量的任意函数,例如位置和动量,可以用来生成测试,区分量子理论从本地隐变量理论。通过优化这些功能,我们得到了更强大的违反当地的因果关系比以前得到的。我们分析计算的最佳功能,包括非理想的检测器和噪声的影响,揭示了优化的功能不等式是抵抗标准形式的退相干。这些不等式可以允许具有有效的零差检测的无环隙贝尔测试。
2009-11-13 quant-ph
On-Chip Microwave Fock States and Quantum Homodyne Measurements
我们提出了一种基于量子光学拉曼激发方案将亚稳态基于通量的量子比特耦合到微谐振器的方法,该方案允许确定性地产生静止和传播的微波Fock态和其他弱量子场。此外,我们介绍了一个合适的微波量子零差技术,没有光学对应物,使相关领域的可观测量,即使在存在噪声放大设备。
2006-02-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Amplification uncertainty relation for probabilistic amplifiers
传统上,量子放大极限是指当一个未知态的场振幅通过一个量子信道进行线性变换时,正则变量上不可避免的噪声附加的性质。最近的理论研究已经通过指定一组输入态或状态系综来确定概率量子信道或一般量子操作的情况下的放大极限。然而,它仍然开放有多少多余的噪音是不可避免的典型变量,以及是否存在一个基本的权衡关系之间的典型对在一般的放大过程。在本文中,我们提出了一个不确定性的产品形式的一般量子操作的放大极限,通过假设一个高斯分布的相干态的输入系综。它可以作为正则不确定关系的直接结果导出,并检索传统放大极限的基本性质。此外,我们的放大极限原来给爱因斯坦-波多尔斯基-罗森不确定性的概率减少的物理限制。在这方面,我们找到了一个条件,概率放大器可以被视为本地过滤操作提取纠缠。这个条件建立了一个明确的基准,以验证一个可行的输入集的相干状态和标准零差测量的高斯运算以外的非高斯运算的优势。
2015-09-17 quant-ph
Lifting the Bandwidth Limit of Optical Homodyne Measurement
零差测量是量子光学的基石。它测量量子电动力学的基本变量-光的求积,表示光场的余弦波和正弦波分量,并构成位置和动量的量子光学模拟。然而,用于测量正交信息的标准零差受到严重的带宽限制:虽然光学状态的带宽可以轻松跨越许多THz,但标准零差检测固有地限于电可访问的MHz至GHz范围,从而在相关光学现象和测量能力之间留下了巨大的差距。我们展示了一个完全并行的光学零差测量在任意的光学带宽,有效地完全解除这种带宽限制。使用光参量放大,放大一个正交,同时衰减其他,我们测量的双模正交压缩1.7dB的真空水平下同时跨越带宽为55太赫兹,只使用一个本地振荡器-泵。与标准零差相反,我们的测量对于检测效率低下是高度鲁棒的,并且是在检测通道中具有$>50\%$损失的情况下获得的。这种宽带参量零差测量为量子信息的并行处理打开了一扇宽窗。
2017-10-09 physics.optics quant-ph
Quantum tomography enhanced through parametric amplification
量子层析成像是利用平衡零拍探测技术重建光的量子态的维格纳函数的标准方法。重建质量强烈依赖于光电探测器的量子效率和测量设置中的其他损耗。在这篇文章中,我们详细分析了一个协议的增强量子层析成像,提出了Leonhardt和保罗在1994年,它允许一个减少检测损失的降解效果。它是基于相敏参量放大,与本地振荡器相位同步扫描放大的正交相位。尽管在足够强的放大下,该方案能够克服任何检测效率低下,但到目前为止还没有在实验中实施,可能是由于放大器中的损耗。在这里,我们讨论一个可能的原理验证实验与行波参量放大器。我们表明,与国家的最先进的光学元件,该协议使高保真断层重建明亮的非经典状态的光。我们考虑两个例子:明亮的压缩真空和压缩单光子态,后者是一个非高斯态,都受到损失的强烈影响。
2017-08-12 quant-ph
Angular displacements estimation enhanced by squeezing and parametric amplification
本文从理论上研究了一种改进的马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的角位移估计方法,该干涉仪是在标准MZI的两臂上分别引入两个光参量放大器(PA)。PA的使用既可以压缩散粒噪声,又可以放大干涉仪内部的光子数。在双臂引入未知角位移的情况下,利用量子费舍尔信息矩阵方法推导了多参数量子Cramér-Rao界(QCRB),并将双臂间角位移差的界与强度探测对角位移的灵敏度进行了比较.另一方面,在未知角位移仅在一个臂上的情况下,利用零差检测方法,给出了角位移的灵敏度。它可以超过标准量子极限(SQL),并接近单参数QCRB。最后讨论了光子损失对灵敏度的影响。
2020-08-28 quant-ph
Contradiction of Quantum Mechanics with Local Hidden Variables for Continuous Variable Quadrature Phase Amplitude Measurements
通过违反贝尔不等式,我们证明了量子力学与连续变量正交相位振幅("位置“和"动量”)测量的局部隐变量理论的矛盾。对于任何量子态,在正交相位振幅结果总是宏观上不同的情况下,这种矛盾就消失了。我们表明,对于本实验的光学实现,其中一个使用零差检测技术来执行正交相位振幅测量,一个有一个放大检测之前,使宏观领域的入射光电二极管检测器。这样的检测器的高效率可能会打开一个无漏洞的测试本地隐藏变量理论的方式。
2000-10-06 quant-ph
Teleportation-based noiseless quantum amplification of coherent states of light
本文提出一种基于量子隐形传态的无噪声光放大方案,将概率放大操作编码到双模纠缠态中,仅需光子相减与压缩真空态,并建立相空间模型分析实验不完美因素的影响。
2021-10-12 quant-ph
Implementation of a non-deterministic optical noiseless amplifier
量子力学规定,任何独立于输入信号相位工作的放大器都必须引入一些多余的噪声。这种无噪声放大器的不可能性源于量子演化的幺正性和线性。规避这种限制的一种可能方法是通过测量中断这种演变,提供能够预示成功且无噪声的扩增事件的随机结果。在这里,我们展示了一个成功的实现这样一种方法,我们使用量子零差层析成像的放大相干态进行了充分的表征,并观察到一个强大的预示放大,约6dB的增益和噪声水平显着小于任何普通的相位无关设备允许的最小值。
2009-12-10 quant-ph
Wigner Function Tomography via Optical Parametric Amplification
针对平衡零拍探测型Wigner函数层析的缺陷,提出基于光学参量放大加直接探测的新方法,可抗探测损耗、适配多模宽带态,实验验证了单模压缩真空态重建效果,为光量子信息处理提供有力工具。
2023-07-06 quant-ph
Demonstration of reversible phase-insensitive optical amplifier
我们实验证明,相位不敏感的线性光放大,保留在输出的闲置。由于我们的放大操作是单一的小过量噪声,它是可逆的超过经典的限制。两个输出模之间的纠缠是这种可逆性的来源。放大增益为2.0。此外,结合这种放大器与分束器,我们还演示了近似克隆的相干态的反克隆存在。我们通过从输出关联重构初始态的方法研究了其可逆性,得到的结果稍微超出了克隆极限。此外,通过使用具有几个不同平均值的相干态作为输入,给出了放大器和克隆器的完整表征。我们的放大器是基于线性光学,离线准备的非经典ancillas,和零差测量,然后前馈。压缩态被用作辅助,非线性光学效应仅用于它们的产生。在放大操作中引入非经典性,使输出端纠缠。
2011-01-06 quant-ph
Practical No-Switching Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Biased Quadrature Detection
针对外差检测不对称性导致理想无切换连续变量量子密钥分发协议存在安全漏洞的问题,提出带偏置正交检测的改进协议及分束器透射率优化策略,提升了实际系统的安全性与密钥率性能。
2024-02-01 quant-ph
Mapping quantum state dynamics in spontaneous emission
经历辐射衰变的量子态的演化取决于如何检测发射。利用相敏放大技术对超导人造原子的自发发射进行了零差探测。利用量子态层析技术,我们描述了零拍测量信号与辐射源状态之间的相关性,并绘制了零拍测量的条件反作用。通过跟踪扩散量子轨道的状态,因为它衰减,我们表征选择随机激发引起的测量基础的选择。我们的研究结果显示了与光电探测相关的量子跳跃进化的巨大差异,并强调了如何利用连续场探测来控制量子进化。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Continuous-variable quantum key distribution over multispan links employing phase-insensitive and phase-sensitive amplifiers
本研究针对光纤传输损耗阻碍长距离量子密钥分发的问题,提出在多跨段链路中使用相位不敏感或相位敏感放大器,并在不同安全框架下分析密钥生成率,证明光放大能提升性能。
2023-09-14 quant-ph
Certified randomness amplification by dynamically probing remote random quantum states
研究在Quantinuum Helios量子处理器上动态探测远程纠缠态,实现跨网络的认证随机性放大,在64量子比特随机电路上达0.586保真度,将低熵不完美随机源转化为近乎完美的随机性。
2025-11-05 quant-ph
Spatial entanglement of twin quantum images
我们表明,通过参量下转换获得的两个孪生图像的空间纠缠是完全的,即涉及振幅和相位。这是通过这些图像的零差检测实现的,其允许测量场正交分量。EPR相关性示出存在于两个图像的对称像素之间。通过调整最大放大区域中本振场(LO)的相位,获得最佳相关性。即使在没有任何输入图像的情况下,即对于纯参数荧光,正交分量的结果也保持不变。在这种情况下,它们与强度和相位波动无关。
2000-10-30 quant-ph
Bell inequalities for Continuous-Variable Measurements
局部隐变量理论的测试,使用测量连续变量(CV)的结果,并提出了不同的方法的比较。作为例子,我们专注于多体纠缠GHZ和集群状态。我们提出了一个物理过程,产生这里提出的状态,并调查实验和不分仓的连续变量。在前一种情况下,可以直接使用Mermin-Klyshko不等式。对于未分组的结果,基于力矩的面板堆石坝不等式扩展到功能的不等式,考虑任意功能的测量在每个网站。通过优化这些功能,我们获得了更强大的违反当地的隐藏变量理论比任何装箱或时刻。最近的不等式的基础上的代数的四元数和八元数与这些方法进行了比较。由于CV实验的主要优点是通过零差测量提供了一条高效检测的途径,我们分析了在合并和未合并的情况下噪声和检测损失的影响。具有最优函数的CV矩不等式对损失和噪声具有更强的鲁棒性。这可以允许无漏洞测试的贝尔不等式。
2010-05-12 quant-ph
Reversing quantum trajectories with analog feedback
我们证明了主动抑制transmon量子比特退相引起的色散测量,使用参量放大和模拟反馈。通过零差记录的实时处理,反馈控制器恢复由量子比特上的测量赋予的随机量子相位反冲。反馈操作匹配的量子轨道模型与测量效率$\tildeη \approx 0.5$,与后选择得到的结果一致。我们克服了放大链的带宽限制,通过数值优化的反馈回路中的信号处理,并提供了一个理论模型来解释优化结果。
2013-11-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Maximizing Nonclassicality of Massive Objects via Quantum Zeno Effect
Shiv Nadar Institution of Eminence(希夫纳达尔卓越学院);S. N. Bose National Centre for Basic Sciences(S.N. 玻色基础科学国家中心);Faculty of Mathematics and Physics, University of Ljubljana(卢布尔雅那大学数学与物理学院);School of Physics and Astronomy, University of Southampton(南安普顿大学物理与天文学院);Raman Research Institute (RRI)(拉曼研究所);Bose Institute(玻色研究所);Department of Physics and Astronomy, University College London(伦敦大学学院物理与天文学系)
本研究利用量子芝诺效应,通过重复测量的累积扰动放大宏观物体的非经典性,构建了可检验的无漏洞方案,在实际光机械阻尼场景中可观测到该放大效应,为宏观领域的量子力学检验提供了可行途径。
2026-08-17 quant-ph
Quantum receiver beyond the standard quantum limit of coherent optical communication
最有效的现代光通信被称为相干通信,并且其标准量子极限(SQL)几乎可以用当前技术达到。虽然很长一段时间以来,人们一直预测这种SQL可以通过量子力学优化的接收器来克服,但到目前为止,这种性能还没有在实验上实现。在这里,我们展示了第一个超越相干光通信SQL的无条件证据。我们实现了一个简单的线性光学配置的量子接收器,并实现了超过90%的系统的总检测效率。这种高效的量子接收机将为扩展无放大信道的距离,以及实现基于相干态的量子信息协议和量子力学的无空洞测试提供一种新的途径。
2011-03-29 quant-ph
Practical security analysis of a continuous-variable quantum random number generator with a noisy local oscillator
量子随机数发生器(QRNG)理论上可以用完美的设备产生不可预测的随机数,是密码学中理想的、安全的随机数源。然而,实际的实现往往存在缺陷,这将极大地影响最终输出的随机性,甚至为窃听者打开漏洞。最近,Thewes等人在Phys. Rev. A 100,052318(2019)中实验性地展示了基于外差检测的连续变量窃听攻击,但与许多其他实际的连续变量QRNG研究一样,他们总是假设本地振荡器是稳定的,而忽略了可能导致波长攻击等安全威胁的波动。本文基于条件最小熵理论,系统地分析了连续变量QRNG实际安全性的不足,特别是不平衡零差检测下的本振波动。通过对真空涨落准分子激光器的实验研究,给出了在不同透过率分束器下,本振涨落对总测量噪声方差和实用条件最小熵的影响。此外,针对实际的连续变量QRNG,提出了一种本振监测方法,可用于校准实际的条件最小熵。
2020-07-24 quant-ph
Squeezed light from a semiconductor amplifier
Skolkovo Institute of Science and Technology(斯科尔科沃科学技术学院);Russian Quantum Center(俄罗斯量子中心);P.N. Lebedev Physical Institute(P.N.列别捷夫物理研究所)
本文理论分析半导体放大器饱和放大中通过四波混频产生双模压缩光,频移约GHz,压缩可达10dB以上,且强波可作本地波便于观测。
2026-10-09 physics.optics quant-ph
Experimental preparation of multiphoton-added coherent states of light
本文实验实现了向不同振幅相干态条件叠加一至三个光子,并通过时域零差层析成像和维格纳函数负值验证了所制备多光子叠加相干态的非经典性,展示了近似无噪声量子放大并研究了其恒星秩认证,为复杂光学量子操作奠定基础。
2024-10-22 quant-ph
Test one to test many: a unified approach to quantum benchmarks
量子基准通常用于验证量子信息协议的实验演示。然而,许多相关协议涉及无限的输入状态集,其中只有有限的子集可用于测试实现的质量。这是一个问题,因为测试中使用的许多状态的基准可能高于为无限多个状态计算的原始基准。这种情况出现在相干态的隐形传态和存储中,在实验中通常使用50%保真度的基准,尽管有限的相干态集合通常会导致更高的基准。在这里,我们表明,在所有的相干态的平均保真度可以间接探测与一个单一的设置,只需要双模压缩,一个50-50分束器,和零差检测。我们的装置使得量子隐形传态,存储,放大,衰减和纯化噪声相干态的严格的实验验证。更一般地说,我们证明了每一个量子基准可以通过准备一个纠缠态和测量一个可观察的。
2021-09-26 quant-ph
Analog-to-digital conversion in the quantum regime
Telecom Paris, Institut Polytechnique de Paris(巴黎电信学院,巴黎理工学院)
本文研究量子域模数转换,提出考虑量子涨落的维度化规则,并给出相干探测中电子带宽与采样率关系的设计准则。
2026-09-09 physics.optics quant-ph
Nondestructive detection of photonic qubits
实验量子信息的最大挑战之一是保持量子比特脆弱的叠加态存活。作为存储器的物质量子位载体可以实现长寿命,至少在原则上是这样,但对于通过吸收、衍射或散射迅速丢失的传播光子来说,则不可能实现长寿命。损失问题可以通过非破坏性光子量子比特检测器来缓解,该检测器在不破坏编码量子比特的情况下预示光子。这种检测器被设想为促进分布式任务依赖于光子量子比特的成功传播的协议,以改善对丢失敏感的量子比特测量,并实现某些量子密钥分发攻击。在这里,我们展示了这样的探测器的基础上,在两个交叉的光纤为基础的光学谐振腔,一个量子比特不敏感的原子-光子耦合,原子态检测的其他单原子。我们实现了对$(79\pm3)\,\%$的量子比特生存的无损检测效率,$(31\pm1)\,\%$的光子生存概率,并以$(96.2\pm0.3)\,\%$的保真度保留量子比特信息。为了说明我们的探测器的潜力,我们表明,它可以提供,已经与当前的参数,长距离纠缠和量子态分布,通过量子比特放大的资源优化,和检测漏洞免费贝尔测试的优势。
2021-03-26 quant-ph