Entanglement and conservation of orbital angular momentum in spontaneous parametric down-conversion
研究表明，泵浦光的平面波谱向自发参量下转换产生的双光子场的四阶横向空间关联函数的转移导致了光的轨道角动量守恒和纠缠。通过一个简单的实验装置的基础上四阶（或双光子）干涉，我们表明，我们的理论模型提供了一个很好的描述携带轨道角动量的下转换字段。
2005-03-02 quant-ph
Correlations in orbital angular momentum of spatially entangled paired photons generated in parametric downconversion
在自发参量下转换中产生的空间纠缠光子对之间的轨道角动量关联是什么？我们表明，这个问题的答案可以在两个可选的，虽然互补的方式。在这封信中提出的答案令人满意地解释了在不同的实验和理论方法中获得的看似矛盾的结果。
2007-11-28 quant-ph
Bounds and optimisation of orbital angular momentum bandwidths within parametric down-conversion systems
通过自发参量下转换制备的轨道角动量高维纠缠态的测量可以分为两个独立的阶段：产生阶段和检测阶段。给定一定数量的生成模式，测量模式的数量由测量装置确定。我们推导出一个简单的产生和检测参数和测量纠缠模的数量之间的关系。
2012-08-01 quant-ph
Quantum Superposition of Parametrically Amplified Multiphoton Pure States whitin a Decoherence-Free Schroedinger-Cat Structure
采用量子注入纠缠态光参量放大器的新方法，将参量下转换产生的光子对的量子纠缠和叠加特性放大到高维自旋1/2希尔伯特空间。的维格纳函数和字段的关联函数的结构显示了一个无消相干，多光子薛定谔猫行为的发射场，这在很大程度上是可检测的压缩真空噪声。此外，由于系统的纠缠特性，我们发现系统具有多粒子量子不可分性和Bell型非定域性。这些相关的量子特性分析了几个行波光学配置意味着不同的输入量子注入方案
1999-05-14 quant-ph
Active locking and entanglement in type II optical parametric oscillators
II型光学参量振荡器是量子相关光的最高质量源之一。特别是，当泵浦超过阈值时，这种器件产生一对明亮的正交偏振光束，具有很强的连续变量纠缠。然而，这些源的实际用途是有限的，因为纠缠光束出现不同的频率和扩散的相位差。已经证明，使用耦合具有正交偏振的模式的内部波片能够将出射光束的频率锁定到泵浦频率的一半，以及以降低纠缠水平为代价来降低相位差扩散。在这项工作中，我们从理论上描述了另一种锁定机制：在一半的泵浦频率下注入激光。除了侵入性较小外，这种方法还可以更容易地进行实时实验控制。我们表明，这样的注入是能够产生所需的相位锁定之间的新兴光束，同时仍然允许大的纠缠水平。此外，我们发现了一个额外的区域的参数空间（在相对较大的注射），一个明确的偏振模式是在一个高度压缩的真空状态。
2016-09-23 quant-ph
Orbital angular momentum modes of high-gain parametric down-conversion
具有轨道角动量（OAM）的光束是量子信息的方便载体。它们还可用于赋予颗粒旋转运动并在成像中提供高分辨率。由于参量下转换（PDC）中OAM的守恒性，在低增益下产生的信号光子和闲频光子具有完全反相关的OAM值。研究高增益PDC的OAM特性是有趣的，其中相同的OAM模式可以填充有大量但相关的光子。在这里，我们研究了高增益PDC的OAM谱，并表明OAM模式的内容可以通过改变泵浦功率和源的配置来控制。在我们的实验中，我们使用的源由两个非线性晶体分开的空气间隙。我们讨论了这个源发出的PDC辐射的OAM特性，并提出了可能的修改。
2016-12-21 quant-ph
Orbital angular momentum spectrum of Bessel-Gaussian modes, as generated by spontaneous parametric down-conversion
研究了高斯泵浦光自发参量下转换产生的贝塞尔-高斯模式谱。这是通过首先推导出一个一般表达式的真实概率检测特定的横向空间模式的光子对中产生的自发参数下转换过程。这些表达式适用于与共线简并下转换光束进行I型相位匹配的贝塞尔-高斯模式。结果表明，在一定条件下，Bessel-Gaussian模可以得到较宽的轨道角动量谱。
2012-01-06 physics.optics quant-ph
Injection of orbital angular momentum and storage of quantized vortices in polariton superfluids
我们报告的实验研究和理论建模的旋转极化激元超流体依赖于一个创新的方法注入角动量。这种新颖的多泵浦注入方法使用四个相干激光器排列成正方形，共振地产生四个向内传播的极化激元种群。对超流的传播方向的控制允许注入可控的非量化量的光学角动量。当中心的密度低到足以忽略极化激元-极化激元相互作用时，与干涉图样相关的光学奇点在相位中可见。在强非线性极化激元-极化激元相互作用产生的超流区，干涉图样消失，只有同号涡旋存在。值得注意的是，可以通过控制由泵注入的角动量来控制超流区域内的涡流的数量。
2016-04-18 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Generation of coupled orbital angular momentum modes from an optical vortex parametric laser source
我们报告的花（轮）模式的产生，这表明耦合轨道角动量（OAM）模式，从涡旋泵浦光参量振荡器简单地采用一个泵浦源与一个短的时间相干时间。该涡旋振荡器还被开发用于通过替换具有更长相干时间的泵浦源来使用$l_s=2-4$生成进一步的高阶涡旋信号输出。信号和闲频输出分别在745-955 nm和1200-1855 nm的波长范围内调谐。最大信号输出能量为1.2 mJ，光学效率为15.6%。
2019-12-10 physics.optics quant-ph
Large Quantum imaging of nonlocal spatial correlations induced by orbital angular momentum
通过扫描符合计数，我们探测了带有轨道角动量的泵浦光参量下转换产生的量子图像。非局部空间相关性通过将符合点一分为二来表现。
2004-09-26 quant-ph
Reservoir-engineered squeezed lasing through the parametric coupling
首次实验演示储层工程光学参量振荡器（OPO）中的压缩激光，通过耦合第二个OPO的压缩真空增强参量相互作用，规避退相干并消除自发发射噪声，产生-6.1 dB窄线宽高亮度压缩激光，为量子计量和光学应用提供启示。
2025-07-08 quant-ph
Engineering walk-off-induced orbital angular momentum spectrum in spontaneous parametric downconversion
University of Rochester（罗切斯特大学）；The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文研究了自发参量下转换中泵浦行走偏移对轨道角动量守恒的影响，推导了总轨道角动量分布与泵浦行走偏移角的标度关系，提出了利用空间行走偏移工程化量子态的方法。
2026-03-19 physics.optics quant-ph
Determining the dimensionality of bipartite orbital-angular-momentum entanglement using multi-sector phase masks
利用多扇区相位分析仪可以探测自发参量下转换产生的轨道角动量纠缠的Shannon维数。我们展示了一个空间光调制器为基础的实现这些分析仪，并用它来测量施密特数约50。
2012-07-10 quant-ph
Experimental demonstration of fractional orbital angular momentum entanglement of two photons
非整数螺旋相位板的奇异性质允许容易地操纵光子状态的空间自由度。利用两个这样的装置，我们观察到了自发参量下转换产生的双光子的非常高维（D > 3700）的空间纠缠。
2005-06-29 quant-ph
Creation on demand of higher orbital states in a vibrating optical lattice
结果表明，描述原子在光晶格中的扩展哈伯德哈密顿量中总是包含一些常被忽略的项，这些项会显著地改变系统的动力学性质.特别是对于玻色子系统，它们可以用于通过参数共振现象按需创建轨道状态。这表明光晶格的另一个应用，即粒子和晶格振动之间的相互作用的研究和仿真。
2012-05-17 quant-ph
Continuous Variable Entanglement and Squeezing of Orbital Angular Momentum States
我们首次报道了一阶连续变量轨道角动量态的实验表征。利用空间非简并光学参量振荡器（OPO），我们在两个一阶拉盖尔-高斯模之间产生了正交纠缠。将OAM模族映射到轨道Poincare球上，三个轨道参数跨越了球面上的模式位置。利用非简并的OPO，我们产生了这些参数的压缩，并作为一个例子，我们重建的“雪茄形”的轨道庞加莱球上的不确定性体积。
2009-04-27 quant-ph
Orbital angular momentum of the down converted photons
计算了自发参量下转换中轨道角动量纠缠光子对的相对振幅。结果表明，振幅依赖于两个拉盖尔指数l，p。我们还讨论了主要使用的全息图和单模光纤模式分析的影响。我们的结论是，只有几个维度可以探索从无限OAM模式的下转换光子对。
2003-09-04 quant-ph
Analysis and interpretation of high transverse entanglement in optical parametric down conversion
基于Schmidt分解方法研究了下转换光子横波矢量的量子纠缠。我们发现，横向纠缠涉及两个变量：轨道角动量和横向频率。我们表明，在单色限制高值的纠缠密切控制由一个单一的参数（横向）动量守恒和纵向相位匹配之间的竞争。我们研究了施密特本征模的特点，并指出如何纠缠可以通过适当的模式选择方法增强。
2003-12-10 quant-ph
Generation of hybrid polarization-orbital angular momentum entangled states
混合纠缠态在粒子对的不同自由度之间表现出纠缠，因此可以用于通信信道具有不同特性的非对称光量子网络。报道了利用偏振纠缠态的自发参量下转换源和偏振-轨道角动量（OAM）转移器，首次在实验上实现了偏振-轨道角动量（OAM）混合纠缠态.利用量子态层析技术对产生的量子态进行了表征。最后，观察到混合双光子系统违反贝尔不等式。
2011-03-18 quant-ph
Generating arbitrary non-separable states with polarization and orbital angular momentum of light
提出一种利用偏振与OAM自由度生成任意光不可分离态的实验方法，并通过强度投影、偏振度和线性熵验证，为量子通信与传感提供可迁移方案。
2023-07-12 quant-ph
Generating highly squeezed Hybrid Laguerre-Gauss modes in large-Fresnel-number Degenerate Optical Parametric Oscillators
本文从理论上描述了高斯光束泵浦的大菲涅耳数简并球面镜光学参量振荡器的量子特性。谐振器被调谐，使得给定横模族的谐振频率与下变频频率一致。在证明了只有低轨道角动量（OAM）拉盖尔-高斯模式被放大到阈值以上之后，我们专注于其余（经典空）模式的量子特性。我们发现，相反的OAM（混合拉盖尔-高斯模式）的组合可以表现出任意大的正交压缩低OAM非放大模式。
2009-10-13 quant-ph
The effect of atmospheric turbulence on entangled orbital angular momentum states
分析了大气Kolmogorov湍流对参量下转换产生的纠缠轨道角动量态的影响。我们计算联合和信号光子探测概率，并获得数值上的模式宽度到弗里德参数比的依赖。我们证明了纠缠光子是不太强大的Kolmogorov湍流的影响相比，单光子。相比之下，在最低阶模式中，信号光子比单光子更鲁棒。我们还获得数值的模式宽度到弗里德参数比的值之间的比例关系，其中联合检测概率是最大值和信号和空闲光子之间的动量失配后，通过介质传播。
2007-03-22 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
Increasing the dimension in high-dimensional two-photon orbital angular momentum entanglement
利用光子轨道角动量（OAM）状态空间的固有D维纠缠的任何实际实验都受到检测系统的模式容量的影响。我们表明，给定这样的约束，测量，纠缠OAM模式的数目在光子对产生的自发参量下转换（SPDC）可以最大限度地调整相位匹配条件的SPDC过程中。我们证明了OAM相关谱的半宽增加了2倍，从10增加到20，后者意味着\approx 50维双光子OAM纠缠。利用相关性的共轭变量，角位置，我们测量并发值0.96和0.90的两个相位匹配条件，表示二分，D维纠缠，其中D是可调的。
2012-05-09 quant-ph
Boltzmann sampling for an XY model using a non-degenerate optical parametric oscillator network
提出了一种利用非简并光学参量振荡器（NOPO）网络在经典XY模型中实现多自旋的实验方案。我们建立了一个NOPO网络来模拟具有5000个自旋和外部可控有效温度的一维XY哈密顿量。方案中XY自旋变量映射到单个环形腔中多个NOPO脉冲的相位上，XY自旋之间的相互作用通过NOPO之间的相互注入来实现。我们表明，这种NOPO脉冲的光学相位的稳态分布是等价的相应的XY模型的玻尔兹曼分布。估算的有效温度收敛到设定值，估算的温度和平均能量表现出良好的协议与数值模拟的Langevin动力学NOPO相。
2017-05-10 physics.optics quant-ph
Polarization-orbital angular momentum duality assisted entanglement observation for indistinguishable photons
Physical Research Laboratory（物理研究实验室）；Indian Institute of Technology, Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）
本研究利用参量下转换产生的不可区分光子的偏振与轨道角动量（OAM）变量，演示了全同粒子纠缠的对偶性，提出了对偶辅助的纠缠观测方法，可验证量子不可区分性在信道中的保持，为分布式量子传感和远程纠缠生成提供研究基础。
2021-04-23 quant-ph
Unravelling Two-Photon High-Dimensional Entanglement
提出了一种研究自发参量下转换产生的高维双光子轨道角动量态非定域性的干涉方法。我们将两个半整数螺旋相位板和一个可变反射率输出分束器结合到马赫-曾德尔干涉仪中，构建了一个轨道角动量分析器。这种设置可以通过重复使用Clauser-Horne不等式来测试高维双光子态的非定域性。
2005-08-04 quant-ph
Schmidt modes carrying orbital angular momentum generated by cascaded systems pumped with Laguerre-Gaussian beams
本文提出一种理论方法，通过拉盖尔-高斯光束泵浦的级联非线性干涉仪中的参量下转换过程，生成携带轨道角动量的关联Schmidt模式，并证明其角位移灵敏度可突破经典散粒噪声极限。
2024-07-17 quant-ph
Network of Time-Multiplexed Optical Parametric Oscillators as a Coherent Ising Machine
寻找伊辛哈密顿量的基态[1]映射到生物学、医学、无线通信、人工智能和社会网络中的各种组合优化问题。到目前为止，还没有有效的经典和量子算法来解决这些问题，深入的研究集中在创建物理系统-伊辛机-能够找到伊辛哈密顿量的绝对或近似基态[2-6]。在这里，我们报告了一种新的伊辛机使用网络的简并光学参量振荡器（OPO）。自旋用OPO的阈值以上二元相位表示，伊辛耦合通过相互注入实现[7]。该网络实现在一个单一的OPO环形腔与多个列车的飞秒脉冲和可配置的相互耦合，并在室温下工作。我们在机器上编程了最小的非确定性多项式时间（NP）-困难伊辛问题，在1000次机器运行中没有检测到计算错误。
2014-07-10 physics.optics quant-ph
Quantum correlations across two octaves from combined up and down conversion
本文提出并分析了一种级联的光学参量系统，它包括三个相互作用的模跨越两个倍频程的频率差。我们的系统，结合了简并光学参量振荡（OPO）和二次谐波产生（SHG），有望成为一个有用的压缩和纠缠的光源在三个不同的频率。我们展示了阻尼率和两个并发非线性的比率的变化如何影响输出场中的量子关联。我们分析的阈值行为，显示如何改变正常的OPO阈值的SHG相互作用的增加。我们还发现，OPO相互作用的列入删除正常SHG中发现的自脉冲行为。最后，我们展示了如何通过在较低频率下注入相干种子场来控制Einstein-Podolsky-Rosen关联。
2017-11-26 quant-ph
Vacuum Fluctuation-Induced State Switching in Degenerate Optical Parametric Oscillators
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）；Stanford University（斯坦福大学）
研究偏置光学参量振荡器中量子真空涨落如何通过外部偏置场控制稳态间切换，推导平均切换时间解析式，为噪声辅助光子机器学习和概率量子门奠定基础。
2026-06-29 physics.optics quant-ph
High-dimensional maximally entangled photon pairs in parametric down-conversion
针对无限OAM基矢高维子空间中难以直接生成最大纠缠态的问题，提出同时利用泵浦光束空间分布和晶体非线性轮廓的方法，无需额外空间滤波即可生成最大纠缠态，并以d=3和d=5为例进行了演示。
2024-09-27 quant-ph
Proposal for the generation of photon pairs with nonzero orbital angular momentum in a ring fiber
本文提出利用热诱导χ^(2)非线性的石英环形光纤，通过自发参量下转换在准相位匹配条件下产生非零轨道角动量相关光子对。
2014-09-20 physics.optics quant-ph
Local discrimination of orbital angular momentum in entangled states
本文提出利用方解石晶体及受控空间位移对局域判别参量下转换量子辐射的轨道角动量，并指出其在长距离量子通信中的应用潜力。
2023-09-01 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
Can We Conjugate the Orbital Angular Momentum of a Single Photon with Nonlinear Optics? A Theoretical Analysis
针对单光子水平下受激参量下转换实现难度高的问题，提出级联参量下转换方案，通过符合探测后选受激事件，证明单光子相位共轭表现为两闲频光子轨道角动量相等的偏置，为单光子轨道角动量关联操控提供实用路径。
2025-09-01 physics.optics quant-ph
Distinguishing nonlinear processes in atomic media via orbital angular momentum transfer
我们提出了一种技术的基础上转移的拓扑电荷从应用激光辐射的方向和相干光场产生的梯形激发原子介质，以确定负责其外观的主要过程。作为一个例子，在Rb蒸气中，我们分析横向强度和相位分布的前向准直蓝光和近红外光使用自干涉和几何变换技术时，两个共振激光束中的一个或两个进行轨道角动量。我们的观测明确地表明，1.37 μm的发射是一个参量四波混频过程的结果，只涉及两个激光场之一。
2014-12-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Four-photon orbital angular momentum entanglement
两个以上粒子之间的量子纠缠对于量子力学的基础问题和即将到来的量子信息技术是必不可少的。到目前为止，已经有多达14个二维量子比特被纠缠，如果人们也可以证明两个以上粒子的高维离散特性的纠缠，那么仍然存在一个悬而未决的问题。一个有前途的路线是使用光子轨道角动量（OAM），这使得新的量子信息协议的实施，并从根本上新的量子态的研究。到目前为止，只有两个这样的多维粒子纠缠在一起，尽管维度不断增加。在这里，我们使用脉冲自发参量下转换（SPDC）产生光子四联体纠缠在他们的OAM，或横向模式的自由度，并见证真正的多体迪克型纠缠。除了解决基础问题外，这还可以在量子精密测量、成像和秘密共享方面找到应用。
2015-08-06 physics.optics quant-ph
Spectral Properties of Transverse Laguerre-Gauss Modes in Parametric Down-Conversion
本研究在理论和实验上全面分析了参量下转换中横向拉盖尔-高斯模式的光谱依赖性，并展示了利用光谱-空间耦合调节轨道角动量纠缠纯度的方法，对高效收集纠缠光子、量子成像及高维量子信息处理具有重要意义。
2024-03-19 physics.optics quant-ph
Full Schmidt characterization of spatiotemporally entangled states produced from spontaneous parametric down-conversion
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
本研究利用旋转对称性降低计算复杂性，实现了由自发参量下转换生成的时空纠缠态的完整Schmidt分解，揭示了具有轨道角动量的Schmidt模式及谱特性。
2026-02-08 physics.optics quant-ph
Two-Photon Spiral Imaging with Correlated Orbital Angular Momentum States
介绍了相关双光子螺旋成像的概念。首先分析了关联光子对的联合轨道角动量谱。由光子对进行的互信息进行评估，它示出，当一个对象被放置在一个光束路径的互信息的值是强烈依赖于对象的形状，并密切相关的旋转对称的程度存在。分析了目标对OAM相关性的影响，提出了相关螺旋成像方法。我们首先提出了一个版本，使用参数下转换，其中纠缠的光子对具有相反的OAM值的产生，放置在一个光束的路径中的对象。然后，我们提出了一个经典的（相关的，但非纠缠）版本。讨论了经典组态与纠缠组态的相关问题和优点。提出了利用双光子OAM探测实现压缩成像，以较少的测量数据重建稀疏目标的前景。
2012-01-26 physics.optics quant-ph
