Generation of Highly Pure Single-Photon State at Telecommunication Wavelength
具有良好发展的光通信技术和波导中的低损耗的电信波长对于量子应用是有利的。然而，在电信波长下的非经典态（称为非高斯态）的实验产生仍然不发达。在这里，我们产生高纯度的单光子态，最原始的非高斯态之一，通过使用一个光学参量振荡器和超导纳米带光子探测器的先驱计划。产生的单光子态的非经典性指标Wigner负性为$-0.228\pm0.004$，对应于单光子态的$85.1\pm0.7\%$，是所有波长处最小值的最佳记录。我们建立的量子光学技术可以很容易地应用于各种类型的量子态的产生，开辟了通信波长上连续变量量子信息处理的可能性。
2022-06-16 quant-ph
Entangled state generation with an intrinsically pure single-photon source and a weak coherent source
我们报道了一个光谱纯的单光子态和一个弱相干态的纠缠态的实验产生。通过选择非线性晶体中的群速度匹配，我们用于产生纠缠光子的系统比早期实验中的亮60倍[Phys. Rev. Lett. 90，240401（2003）]，不需要带通滤波器。这种纠缠系统对于需要来自独立源的不可区分光子的量子信息协议是有用的。
2013-07-24 quant-ph
Coherent States and the Reconstruction of Pure Spin States
相干态提供了一种有效地重建量子自旋纯态的方法。使用Stern-Gerlach装置测量了投影算符在未知态中的适当相干态上的（4s+1）期望。这些测量与有限数量的状态兼容，在一般情况下，可以通过测量一个概率来区分这些状态。此外，本技术表明，胡西米分布的零点确实具有操作意义：它们可以通过使用Stern-Gerlach装置的测量直接识别。这一结果归结为说，它是可能的，以解决实验结构的量子相空间小于hbar。
1999-04-08 quant-ph
A Pure and indistinguishable single-photon source at telecommunication wavelength
按需单光子源在电信波长处发射纯的和不可区分的光子，是部署基于光纤的量子网络的关键资产。事实上，单光子可以作为飞行量子比特，允许长距离的量子信息通信。嵌入GaAs中的自组装InAs量子点构成了高质量单光子的优良的几乎确定性源，但是绝大多数源在900-950 nm波长范围内工作，排除了它们在量子网络中的采用。在这里，我们提出了一种量子频率转换方案，用于将单光子从量子点转换到电信C波段，大约1550 nm，实现40.8%的端到端效率，同时保持高纯度和高程度的不可分辨性在转换过程中与测量值的$g^{(2)}(0)=2.4\%$和$V^{\text{corr}}=94.8\%$，分别。
2022-01-07 quant-ph
Deterministic transformations of multilevel coherent states under incoherence-preserving operations
量子相干性是由量子态的“叠加”而产生的，它广泛应用于各种信息处理任务中。近年来，多能级量子相干性的资源理论引起了人们的广泛关注。本文主要研究在多层相干理论框架下，通过自由操作实现的资源纯态的确定性变换。我们证明了任意两个多电平相干源纯态可以通过一个完全正的迹非增的$k$相干保持映射以非零概率相互转换。同时，我们给出了在$k$相干保持操作下，两个多级相干资源纯态相互转换的条件。此外，我们还得到在多级相干的资源论框架中，没有资源态是孤立的，即给定一个多级相干纯态$|ψ\rangle$，存在另一个多级相干纯态$|ϕ\rangle$和一个$k$ -相干保持操作$Λ_k$，使得$Λ_k(|ϕ\rangle)=|ψ\rangle$ .
2021-01-13 quant-ph
Extreme sub-wavelength atom localization via coherent population trapping
我们展示了一个原子本地化计划的基础上监测的原子相干性。我们考虑了原子在一个Lambda组态中的跃迁，其中控制场是一个驻波场。探测场和控制场在两个基态之间产生相干。我们表明，这种相干性具有相同的条纹图案所产生的法布里-珀罗干涉仪，从而测量原子的相干性将本地化的原子。有趣的是，腔精细度的作用是由泵浦和探测的强度之比所起的。这实际上是获得极端亚波长局部化的原因。我们提出了几种方法来监测产生的本地化。
2005-09-06 quant-ph
Generation of tunable wavelength coherent states and heralded single photons for quantum optics applications
量子光学实验经常涉及干涉单光子和相干态。在多光子实验的情况下，这要求所有光子都是频率简并的。我们报告了一个简单而实用的方法来产生相干态，可以很容易地调谐到所需的任何波长，例如通过非简并光子对创建。我们证明了这一点，通过执行一个相干态和一个纯粹的预示单光子源之间的双光子（Hong-Ou-Mandel）干涉实验。在任一源上都不需要光谱滤波，受泵浦和种子激光器约束的相干态以及预示的光子利用非局部滤波。我们期望这种方法能在光子量子信息科学中得到广泛的应用。
2013-09-24 physics.optics quant-ph
Average distance of random pure states from maximally entangled and coherent states
众所周知，随机二分纯态通常在任意小的误差内最大纠缠。证明随机二分纯态的边缘通常非常接近最大混合态，是证明上述的一种方法。然而，一个更直接的证明方法是估计随机二体纯态与最大纠缠态的距离。在这里，我们找到了一个随机的二分纯态和最大纠缠态的集合之间的平均距离量化的距离的三个不同的量词，并调查相同的典型属性。然后，我们考虑一个单量子系统的随机纯态，并给出了这些状态的平均$l_1$规范的相干性的最大值缩放的典型性的帐户的$l_1$规范的相干性。我们还计算了随机纯态相干性的$l_1$范数的方差，以更详细地说明相干性的标度平均$l_1$范数的典型性质。此外，我们还计算了随机纯态到最大相干态集合的距离，并得到了平均距离。
2016-04-20 quant-ph
Coherent optical wavelength conversion via cavity-optomechanics
我们从理论上提出并实验证明了在腔-光机械系统中利用光子-声子平移实现可见光光子的相干波长转换。对于支持4GHz局域声子模式的工程化硅光机械晶体纳米腔，1.5MHz带宽中的光信号在波长1460 nm处的一个腔模式和1545 nm处的第二腔模式之间的11.2THz频率跨度上以93%的内部（2%的外部）峰值效率被相干地转换。还分析了转换过程中所涉及的热和量子限制噪声，并且在等效光子数信号水平方面，发现对应于仅6和4x 10 -3量子的内部噪声水平。
2012-06-04 physics.optics quant-ph
Theoretical investigation of a spectrally pure-state generation from isomorphs of KDP crystal at near-infrared and telecom wavelengths
自发非线性光学过程产生的光谱不相关双光子态是量子信息的重要来源。目前，这种光谱不相关的双光子态只能从有限种类的非线性介质中制备，从而限制了它们的波长。为了探索更宽的波长范围，本文从理论上研究了磷酸二氢钾（KDP）晶体的14种同晶型晶体中光谱不相关双光子态的产生。我们发现KDP、DKDP、ADP、DADP、ADA、DADA、RDA、DRDA、RDP、DRDP和KDA等11种KDP族晶体仍然保持着与KDP类似的非线性光学性质，满足近红外到远距离波段光谱不相关双光子态产生的3种群速度匹配条件。在非关联双光子态的基础上，研究了通过探测双光子态中的一个成员来预示另一个成员的输出，从而产生预示的纯态单光子。在不使用窄带滤光片的情况下，单光子的纯度高达0.98;来自独立光源的Hong-Ou-Mandel干涉也可以达到98%的可见度。该研究为近红外和电信波段的量子信息处理提供了更多更好的单光子源。
2019-03-29 quant-ph
Coherence measures and optimal conversion for coherent states
该研究提出构建相干性度量的通用策略，涵盖纯态相对熵等多类度量，并给出非相干操作下相干态的最优转换方法，为单拷贝纯态相干性研究提供了见解。
2015-07-28 quant-ph
Indirect control of quantum system via accessor: pure coherent control without system excitation
研究了利用量子存取器对量子系统进行纯间接控制的问题。在这个控制方案中，我们不施加任何外部的经典激发场的受控系统，我们控制一个量子系统通过一个量子存取器和经典控制字段控制的存取器。研究了任意有限维量子系统的完全能控性，并以二维和三维量子系统为例。该方案具有存取器中使用较少的量子比特，且不依赖于受控系统的能级结构等优点。
2008-11-13 quant-ph
Coherent State Distinguishability in Continuous Variable Quantum Cryptography
在连续变量量子密码学的背景下，我们使用错误概率作为两个纯对称相干态和两个混合对称相干态之间的可互换性的度量。我们证明了两个混合对称相干态（其中各个分量具有相同的实部）不会比两个纯相干态给窃听者更多的信息。
2007-03-15 quant-ph
Experimental demonstration of a quantum receiver beating the standard quantum limit at the telecom wavelength
判别标准量子限以外的相干态不仅是量子信息处理的一个重要任务，而且也是光相干通信的一个重要任务。为了优化长距离光纤网络，研制一种在电信波长上能超越SQL、接近量子极限的量子接收机具有重要的现实意义。在本文中，我们实验证明了接收机击败传统的SQL在电信波长。我们的接收机由位移操作、单光子计数器和实时自适应反馈操作组成。通过使用一个高性能的单光子探测器工作在远距离通信波长，我们实现了超越SQL的鉴别误差。在电信波段的演示提供了重要的第一步，量子和经典通信超越了SQL使用相干态字母表，我们设想，该技术可用于长距离量子密钥分发，有效的量子态制备和量子估计。
2020-05-11 quant-ph
Avoiding lateral mode leakage in thin film lithium niobate waveguides for the generation of spectrally pure photons at telecom wavelengths
本研究优化薄膜铌酸锂波导，避免横向泄漏并实现群指数匹配，以在电信波长通过自发参量下转换产生高纯度（99.33%）单光子，且对制造误差鲁棒。
2024-02-08 quant-ph
Pure and Mixed State Entanglement Dynamics in Tavis-Cummings Model with Squeezed Coherent Thermal States
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
研究在Tavis-Cummings模型中，通过纯态和混合态的纠缠动力学比较，探讨压缩相干热态对纠缠行为的影响。
2026-01-01 quant-ph
Atom lasers, coherent states, and coherence: I. physically realizable ensembles of pure states
激光器，无论是光学激光器还是原子激光器，都是一个开放量子系统，它能产生一束相干的玻色子。远高于阈值，激光模式的稳态$ρ_{ss}$是具有随机相位的相干场态的混合，或者等效地，是数态的泊松混合。本文回答了这样一个问题：可以这样的描述，$ρ_{ss}$作为一个固定的纯态系综，物理实现？一个特定系统的纯态系综可以在物理上实现，如果在不改变系统动力学的情况下，实验者可以（原则上）在任何时候知道系统处于系综的纯态成员之一。这样的知识可以通过监测系统耦合的浴来获得，只要耦合可以通过马尔可夫主方程来描述。使用一个家庭的主方程（原子）激光器，我们解决了物理上可实现的（PR）合奏。我们发现，对于任何有限的自能$χ$的玻色子在激光模式，相干态系综是不是PR，最接近的一个可以来它是一个压缩态系综。这对于原子激光器尤其重要，因为在原子激光器中，由弹性碰撞产生的自能预计会很大。相比之下，数态系综总是PR。随着$χ$增加，PR系综中最接近相干态系综的态变得越来越压缩。然而，存在$χ$的值，其中具有明确定义的相干振幅的状态是PR，即使原子激光器不是相干的（在具有玻色简并输出的意义上）。我们讨论的物理意义，这种异常的条件相干性（条件玻色简并）。
2001-12-23 quant-ph
Conversion of Gaussian states under incoherent Gaussian operations
相干源理论需要研究的是相干态的操作价值和效率问题，广义上可以表述为：在非相干操作下，一个相干态何时可以转换为另一个相干态。我们完全回答了这个问题的单模连续变量系统的特征转换相干高斯态下的非相干高斯操作的第一和第二时刻。建立了相干高斯态纯化的不通过定理。进一步讨论了双模连续变量系统的非相干高斯变换的结构，并将其应用于具有标准二阶矩的纯高斯态的相干变换。标准二阶矩是所有二阶矩在局部线性酉Bogoliubov运算下的图像。作为具体应用，我们得到了高斯系统的一些特性：（1）不存在一个能产生所有相干高斯态的最大相干高斯态;（2）纯高斯态之间的转换是可逆的;（3）输入纯态的相干性与输出纯态的相干性相等。
2022-01-26 quant-ph
Optimal Discrimination of Mixed Symmetric Multi-mode Coherent States
本文研究区分对称多模相位随机化相干态的最优测量方法，发现可通过先计数总光子数再在子空间进行平方根测量来实现，并在部分情况下给出了线性光学电路实现方案。
2024-10-15 quant-ph
Coherent imaging of a pure phase object with classical incoherent light
利用鬼像技术，我们在实验上演示了利用分束器上分离的非相干热光的经典相关性再现{ \em纯相位}物体的衍射图样。结果再次强调纠缠不是鬼成像的必要特征。我们使用的光在空间上相对于物体是高度不相干的（$\approx 2 μ$ m散斑大小），并且由依赖于近场散射原理的伪热源产生。我们表明，在这些条件下，没有信息的相位对象可以检索只测量通过它的光，既不是在直接测量，也不是在Hanbury布朗Twiss（HBT）计划。在一般情况下，我们表现出显着的互补性之间的鬼成像和HBT计划时，处理一个相位对象。
2006-07-06 quant-ph
Optimized design of the lithium niobate for spectrally-pure-state generation at MIR wavelengths using metaheuristic algorithm
中红外波段的量子光源在量子传感、量子成像和量子通信等领域有着重要的应用。然而，在MIR波段仍然缺乏高质量的量子光源，例如光谱纯的单光子源。在这项工作中，我们提出了一个优化的极化锂晶体的光谱纯态的产生使用元启发式算法。特别是，我们采用粒子群优化算法优化的占空比的极化周期的锂酸盐晶体。在第三种群速度匹配条件下，光谱纯度可从0.820提高到0.998，波长可调范围为3.0 $μ$ ~ 4.0 $μ$ m（简并情况）和3.0 $μ$ ~ 3.7 $μ$ m（非简并情况）.我们的工作为发展中红外波段的量子光子技术铺平了道路。
2022-03-28 physics.optics quant-ph
Spectrally pure single photons at telecommunications wavelengths using commercial birefringent optical fiber
本文报道了一种基于商用双折射光纤中交叉偏振四波混频的可调谐光通信O波段单光子源。该震源的纯度可达85%，预报效率可达30%，符合率可达108。此外，还探讨了构建多个相同源的可能性。通过联合光谱强度的测量，我们发现，光纤是均匀的至少45厘米，并可能实现4个相同的源。这为实现多光子量子光学实验的具有成本效益的光纤方法铺平了道路。
2019-07-11 physics.optics quant-ph
Concurrence for a two-qubits mixed state consisting of three pure states in the framework of SU(2) coherent states
得到了具有不超过三个非零本征值的两量子比特混合态的并发度的简化表达式。在SU（2）相干态的基础上，研究了两量子比特纯态的纠缠量，并通过引入一些新的参量（相干态的振幅）来描述纠缠量，计算了纠缠条件.利用简化的并发度表达式，将这种形式推广到两量子比特混合态的情形。
2012-04-05 math-ph math.MP quant-ph
On evolution of the purity of two nonidentical two-level atoms interecting with one-mode coherent field
研究了两个不同的二能级原子与单模电磁场的共振相互作用。研究了光场初始为相干态，原子初始为基态时原子态的纯态演化。结果表明，当两个耦合常数的相对差值为中间值时，原子和光场在回复时刻最接近于纯态。讨论了在坍缩开始时出现最大纠缠态的可能性。
2005-06-02 quant-ph
Coherent state transfer via highly mixed quantum spin chains
在许多量子信息处理体系结构中，自旋链已经被提出作为量子线。量子信息在短距离上的相干传输是由它们的内部动力学实现的，这驱动了在完美极化链中的单自旋激发的传输。考虑到在纯态下制备链的实际挑战，我们建议使用最初处于最大混合态的链。我们比较了纯态链和混合态链的传输特性，找到了相似之处，使纯态传输的实验研究通过混合态链的模拟，并展示了这些链中量子信息的完美传输协议。值得注意的是，混合态链允许使用不保留激发总数的哈密顿量，并且更容易从自然发生的磁偶极相互作用中获得。我们提出了使用固态核磁共振和金刚石中的缺陷中心的实验实现。
2010-11-02 quant-ph
Classicality and anticlassicality measures of pure and mixed quantum states
我们引入了一个简单的措施“经典”的纯和混合量子态作为最大值的希尔伯特-施密特“标量积”之间的重正化统计运营商的状态和所有位移热态。以Fock态为参考集，引入了“反经典性”测度。这两种措施都说明了福克，相干相位，和通用的混合高斯状态。高斯态被证明是最接近热态拥有相同程度的量子纯度。相反，Fock态似乎更接近混合热态而不是纯相干态。
2003-02-03 quant-ph
Coherent interface between optical and microwave photons on an integrated superconducting atom chip
本文提出利用单层亚波长原子阵列作为可切换镜面，在集成超导芯片上实现光学光子与微波光子的相干接口，通过驱动激光耦合里德堡态，利用微波光子的存在与否控制原子阵列对入射光脉冲的透明或反射状态。
2023-05-05 quant-ph
Coherent properties of a tunable low energy electron matter wave source
在各种量子实验和应用中，一个普遍的挑战是为相干粒子开发合适的源。特别地，在显微镜、干涉测量、计量学、退相干测量和基于芯片的应用中的最新进展依赖于用于自由低能电子物质波的密集的、可调谐的相干源。在大多数情况下，电子得到从金属纳米尖端发射的场，其中其朝向反电极的半径和几何形状决定了场分布和发射电压。更高的发射通常与具有较小德布罗意波长的更快的电子有关，在物质波衍射或干涉测量之后需要更大的图案放大。这可以通过由两个反电极组成的公知设置来防止，所述反电极允许独立设置射束强度和速度。然而，需要测试这样的源的相干特性是否在电子的加速和减速之后保持。本文研究了单原子针尖电子场发射体双棱镜干涉仪中，粒子速度和波长在发射后发生变化时光束的相干性。通过Wien滤波器测量和对比度相关分析，我们证明了在不改变电子束横向和纵向相干性的情况下，在一定粒子波长处的源强度可以提高到33倍。此外，单原子尖端发射体的能量宽度被测量为377 meV，对应于82 nm的纵向相干长度。该设计在干涉测量学、显微学和传感器技术中具有潜在的应用价值
2017-11-24 quant-ph
Macroscopical Entangled Coherent State Generator in V configuration atom system
本文提出了一种制备纯的宏观纠缠相干态的方案。当一个V型三能级原子与一个双合理腔场相互作用时，在强经典驱动条件下，真空场可以产生纠缠相干态。给出了该系统在腔损耗存在下的解析解。
2007-11-26 quant-ph
Atom Lasers, Coherent States, and Coherence:II. Maximally Robust Ensembles of Pure States
正如在Wiseman和Vaccaro [quant-ph/9906125]中所讨论的，远高于阈值的光学或原子激光的定态是具有随机相位的相干场态的混合，或者等效地，是数态的泊松混合。我们感兴趣的是，如果有任何一个，这些描述的$ρ_{ss}$，是更自然的。在前面的文章中，我们集中讨论了这样的描述是否是物理可实现的（PR）。在本文中，我们调查这些合奏的另一个相关方面，他们的鲁棒性。一个稳健的系综是指组成它的纯态在系统演化过程中长时间保持相对不变。我们在数值上确定最强大的合奏作为激光模型中的参数的函数：在激光模式中的玻色子的自能$χ$，和多余的相位噪声$ν$。我们发现，这些最强大的合奏PR合奏，或类似的PR合奏，这些参数的所有值。在理想激光极限（$ν=χ=0$）下，最稳定的态是相干态。随着相位噪声$ν$或相位色散$χ$的增加，最鲁棒的状态变得越来越振幅压缩。我们找到了这些状态的标度律。当相位扩散或色散变得如此之大，以至于激光输出不再是量子相干的时，最鲁棒的状态变得如此压缩，以至于它们不再具有明确定义的相干振幅。也就是说，激光输出的量子相干性表现在具有明确定义的相干振幅的最鲁棒的PR状态中。这支持了这样的想法，即鲁棒PR系综是激光模式状态的最自然的描述。它也有有趣的影响，特别是原子激光器，由于自相互作用的相位色散预计将是大的。
2001-12-22 quant-ph
Entangling two superconducting LC coherent modes via a superconducting flux qubit
基于一个由两个超导LC电路耦合到一个超导磁通量子比特组成的纯固态器件，提出通过磁通量子比特控制，可以产生任意相干态的两个LC模的最大纠缠相干态.
2009-11-10 quant-ph
Distinguishability of Gaussian States in Quantum Cryptography using Post-Selection
我们从使用后选择的连续变量量子密码学的角度考虑高斯态的可重复性。具体来说，我们使用的错误概率来区分两个纯相干（压缩）状态和两个特定的混合对称相干（压缩）状态，其中每个混合状态是一个非相干的混合物的两个纯相干（压缩）状态具有相等和相反的位移在共轭求积。我们表明，两个混合对称高斯状态（其中的各个组件具有相同的实部）从来没有给窃听者更多的信息比两个纯高斯状态。此外，当考虑压缩态的可压缩性时，我们证明了改变压缩量会导致净信息率的“压缩”和“反压缩”。
2009-03-19 quant-ph
Damped harmonic oscillator: pure states of the bath and exact master equations
本文比较了热浴中耦合谐振子在巨正则系综、数态和相干态三种初始态下的时间演化。结果表明，对于广泛的一类数态，振子的行为与平衡浴的情况相似。如果浴模最初处于相干态，则振子坐标和动量的方差以及与浴的纠缠度渐进地接近与零温度下振子相同的值，并且平均坐标和动量表现出布朗态-类行为。我们推导出一个精确的主方程的振子的特征函数有效的任意因式分解的初始条件。在平衡浴的情况下，这个方程减少到一个方程的Hu-Paz-Zhang型，而对于相干态浴，它导致一个确切的随机主方程与乘性噪声。
2003-06-08 quant-ph
Experimental demonstration of single-shot quantum and classical signal transmission on single wavelength optical pulse
用于经典相干通信系统的高灵敏度检测技术的进步已经将接收信号功率要求降低到每比特几个光子。在这个层次上，人们可以利用量子噪声来创建安全的通信，使用连续变量量子密钥分发（CV-QKD）。因此，在这项工作中，我们将CV-QKD信号嵌入经典信号中，并在25公里的光纤上同时传输经典数据和安全密钥。这是通过使用一种新的相干位移态发生器，它具有被用于广泛的量子光学实验的潜力。这种方法消除了量子通信系统对单独信道的需要，并允许针对给定通信规范降低系统带宽。因此，该演示展示了一种在传统经典通信系统中实现直接量子物理层安全的方法，在实用和低成本实现方面取得了重大进展。
2019-07-22 quant-ph
A Nanoscale Coherent Light Source
一般来说，激光器由耦合到增益介质的光学谐振腔组成。如果经由受激发射的光放大主导镜损耗，则发射的光是相干的。最近的研究表明，亚波长尺寸的量子发射器环具有模拟高Q光学谐振器的亚辐射本征模。我们在环的中心添加一个连续泵浦的原子作为增益介质，从而产生一个极简的相干光源。该系统的行为就像一个无阈值激光器，具有窄线宽远低于组成原子的自然线宽。
2020-03-16 quant-ph
Quantum manipulation of two-color stationary light: Quantum wavelength conversion
利用双色定态光场的双原子相干性和量子频率变换，实现了行波光脉冲的量子操纵。利用双色定态光现象实现的行波量子频率转换率接近于1。从脉冲面积、能量转移和传播方向等方面对双色稳态光的频率转换过程进行了理论分析。这一过程可以将弱场的相干相互作用应用于非线性量子光学，如量子无损测量。
2005-12-20 quant-ph
Coherent light scattering from a telecom C-band quantum dot
量子网络有潜力通过量子密钥分发改变安全通信，并实现分布式量子计算和传感的新概念。电信波长的相干量子光产生是基于光纤的网络实现的基础，但傅立叶限制发射和亚自然线宽光子到目前为止仅在可见光到近红外波长范围内的系统中报道。在这里，我们使用InAs/InP量子点来展示在电信波长处具有比傅里叶极限长得多的相干时间的光子。负责任的弹性激光散射机制的证据是观察到在一个独特的签名在双光子干涉测量，并确认使用的发射相干性的直接测量。此外，我们表明，即使是非弹性散射光子的相干时间内的误差酒吧的傅立叶极限。最后，我们直接利用光纤中的最小衰减，这些光子通过测量25公里的光纤后的双光子干涉，从而证明发射约100 000激发周期的光子的不可分辨性。
2022-06-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anticoherence measures for pure spin states
自旋期望值为零的纯自旋态的集合可以看作是较低相干的纯自旋态的集合。这个集合可以根据自旋算子的高阶矩分成有限个嵌套子集。这种细分依赖于反相干自旋态到有序$t$的概念：如果自旋分量沿任何方向的有序矩$k$对于$k= 1, 2,\ldots, t$都相等，则自旋态被称为反相干的。大多数自旋态既不是相干态，也不是反相干态，而是可以任意接近其中之一。为了量化纯自旋态的反相干程度，我们引入了反相干测度的概念。利用自旋$j$态与$2j$自旋$1/2$（Majorana表象）对称态之间的映射，我们提出了一种构造任意阶反相干测度的系统方法.我们简要地讨论了它们与量子相干性测量的联系。最后，我们说明了我们对各种自旋态的测量，并利用它们研究了具有简并Majorana点的反相干自旋态的存在性问题。
2017-10-09 quant-ph
Criterion for a state to be distillable via stochastic incoherent operations
相干提取是相干资源理论中的一项基本信息论任务。本文给出了通过随机非相干操作（sIO）将混合态提取为纯相干态的充分必要条件。利用这一结果，我们进一步证明了：（i）任何$2$维相干态是可通过sIO实现的当且仅当它是纯相干态;（ii）一个态$ρ$是可通过sIO实现的n-可实现的当且仅当它是1-可实现的;（iii）可通过随机最大非相干操作实现的态集合与可通过sIO实现的态集合是相同的.最后，我们分析了在提取相干态时，sIO比随机严格非相干操作更强的原因。
2022-03-28 quant-ph
Generation of Spatially Coherent Light at Extreme Ultraviolet Wavelengths
本文通过飞秒激光高次谐波上转换与相位匹配空心光纤，实现了具有完全空间相干性的桌面极紫外光源，并利用Gabor全息图验证其可用于纳米分辨率成像与超高时间分辨显微术。
2024-03-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Obtaining pure steady states in nonequilibrium quantum systems with strong dissipative couplings
纯定态的耗散制备通常涉及相干动力学和耗散动力学对目标态的交换作用。也就是说，目标纯态是动力学的相干部分和耗散部分的本征态。我们表明，工作在芝诺制度，即无限大的耗散耦合，一个可以产生一个纯态的非对易作用，在上述意义上的相干和耗散动力学。导出了相应的芝诺区纯度判据。我们说明的方法，在其理论和应用方面，在一个开放的$XXZ$自旋$1/2$链的例子情况下，驱动平衡的边界水库针对不同的自旋方向。使用我们的标准，我们发现两个家庭的纯非平衡稳态，在芝诺政权，并计算有效地产生稳定的状态，这是几乎无法区分的目标纯态所需的耗散强度。
2016-02-17 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Charge superselection rule does not rule out pure states of subsystems to be coherent superpositions of states with different charges
我们考虑一个受电荷超选择规则约束的巨大量子系统，该规则要求任何纯态必须是总电荷的本征态。我们把系统的某些部分看作“子系统”，其余部分看作环境E。我们假设不测量E的任何值，即，人们只对子系统的可观测性感兴趣。我们证明了存在具有以下性质的态：（i）对于子系统的任何规范不变观测量，其约化密度算符完全等价于子系统的向量态。(ii)矢量态是各个子系统的矢量态的简单乘积，其中每个子系统不是每个子系统的电荷的本征态。此外，人们可以将每个子系统的矢量态（纯态）和在每个子系统中不一定是规范不变的可观测量关联起来。这些结果证明了把（a）不同电荷态的叠加，和（b）非规范不变算子，如规范对称性破缺的序参量，作为子系统的观测量是合理的。
2001-06-18 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con quant-ph
Identification and tunable optical coherent control of transition-metal spins in silicon carbide
宽带隙半导体中的色心是量子技术的有吸引力的系统，因为它们可以结合长相干电子自旋和明亮的光学性质。几个合适的中心已被确定，最著名的是金刚石中的氮空位缺陷。然而，通信技术的集成受到其光跃迁位于电信波长带之外的事实的阻碍。碳化硅中的几种过渡金属杂质确实在电信波长或附近发射，但关于它们的自旋和光学性质的知识并不完整。我们提出了在近红外波长的跃迁碳化硅中的氘杂质自旋的全光识别和相干控制。我们的研究结果确定自旋$S=1/2$的电子基态和激发态，具有高度各向异性的自旋特性，我们申请实施光学控制的基态自旋相干性。我们的研究结果表明，$\sim$ 60 ns的光学寿命和非均匀的自旋退相时间为$\sim$ 0.3 $μ$ s，建立量子自旋光子接口的相关性。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Atomic, molecular and optical physics applications of longitudinally coherent and narrow bandwidth Free-Electron Lasers
短波长自由电子激光（FEL）是科学家可利用软X射线和硬X射线探测各种现象的最新光源，具有化学、物理和生物学应用。这些源包括目前世界上最强大的光源（硬X射线源），其特征是极高的功率和高横向相干性，但第一批自由电子激光的纵向相干性降低。现在可以实现良好的纵向相干性（频域中的窄带宽），在这里我们讨论并说明了一系列利用此属性的实验及其基础物理。主要的应用是那些需要高分辨率（例如共振实验），或时间相干性（例如相干控制实验）。目前可用的光源将实验室激光技术的广泛范围扩展到短波长。
2020-08-25 physics.atom-ph quant-ph
Optical wavelength conversion via optomechanical coupling in a silica resonator
我们报道了在石英谐振器中通过将两个光学模式耦合到机械呼吸模式来转换两个不同光波长之间的相干光场的实验演示。实验是基于巡回的方法，其中从光学到机械和从机械到另一个光学状态的状态映射同时发生。与传统的非线性光学过程相比，光机械阻抗匹配以及有效的光输入-输出耦合，而不是相位匹配，在基于光机械的波长转换中起着至关重要的作用。
2012-05-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent States in Gauge Theories: Topological Defects and Other Classical Configurations
本文在电动力学 BRST 不变量子化框架中将非真空经典背景表述为相干态，阐明拓扑非平凡构型及扇区间跃迁抑制，并构造 Nielsen-Olesen 弦示例。
2024-11-18 hep-th quant-ph
Super-extended nanofiber-guided field for coherent interaction with hot atoms
我们制造了一种极薄的光纤，它支持直径为光波长13倍的超扩展模式，几乎完全位于光纤外部，并在数千个波长（5 mm）上进行引导，以便将引导光耦合到温暖的原子蒸气。这种独特的配置平衡强约束，如饱和功率低至几十nW，与热原子的长相互作用时间，从而实现快速和相干的相互作用之间的明显。我们证明了窄相干共振（数十MHz）的电磁诱导的透明信号在单光子水平和长弛豫时间（10 ns）的原子激发的导模。导模的倏逝场的尺寸与里德伯阻塞机制兼容，使得该平台特别适合于观察量子非线性光学现象。
2020-10-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Deterministic transformations of coherent states under incoherent operations
众所周知，优控条件是局域操作下纯二体纠缠态和非相干操作下相干态确定性变换的充分必要条件。在本文中，我们提出了两个明确的协议，这些转换。首先，我们提出了一个基于置换的协议，它提供了一个方法的一步变换的$d$维相干态。对于$d$级系统的一些特殊情况，我们也得到了该协议的广义解.然后，我们提出了一种替代协议，我们使用$d'$级（$d'$ $<$ $d$）子空间解决方案的置换为基础的协议，以实现完整的转换作为一个序列的相干状态变换。我们表明，这两个协议也提供了解决方案的纯二体纠缠态的确定性变换。
2018-05-29 math-ph math.MP quant-ph
Preparation and coherent manipulation of pure quantum states of a single molecular ion
原子和原子离子的激光冷却和捕获已经导致了许多进步，包括对物质的奇异相的观察、精密传感器和最先进的原子钟的发展。分子中相同水平的控制也可能导致深刻的发展，例如受控化学反应和基础理论的灵敏探针，但分子中的振动和旋转自由度对控制其量子力学状态构成了巨大的挑战。在这里，我们使用量子逻辑光谱（QLS）的制备和无损检测的分子离子的量子力学状态。我们开发了一种通用的技术，使光泵浦和制备的分子到一个纯粹的初始状态。这允许在单个离子（这里是CaH+）中观察高分辨率光谱和相干现象，如拉比跳跃和拉姆齐条纹。该协议需要一个单一的，远离共振激光器，这不是特定的分子，使许多其他分子离子，包括多原子物种，可以用相同的方法在同一设备中通过改变分子源处理。与离子阱提供的长询问时间相结合，可以以前所未有的控制和精度研究宽范围的分子离子，这代表了向拟议应用（例如精密分子光谱学、基础物理学的严格测试、量子计算和分子动力学的精密控制）迈出的关键一步。
2017-02-25 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Mid-infrared spectrally-pure single-photon states generation from 22 nonlinear optical crystals
该研究理论分析了22种非线性光学晶体在中红外波段的单光子源制备性能，计算了匹配条件、光谱纯度等参数，为中红外量子技术应用提供高质量单光子源的候选方案。
2023-03-23 physics.optics quant-ph
Towards Rydberg quantum logic with trapped ions
我们证明了离子的激发里德堡态$22F$的真空紫外辐射在$123\,\text{nm}$的波长结合的相干操纵的光学量子位跃迁在$^{40}\text{Ca}^+$。利用$729\,\text{nm}$波长的聚焦光束，我们在真空紫外脉冲将单个离子激发到里德堡态之前，将其从线性弦相干激发到亚稳态$3D_{5/2}$。结合离子穿梭在陷阱中，我们将这种方法扩展到解决多个离子的激发。相干初始化以及寻址的里德堡激发是里德堡离子在量子模拟或量子信息处理中更复杂应用的关键先决条件。
2016-02-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantized circular motion of a trapped Bose-Einstein condensate: coherent rotation and vortices
研究了旋转力作用下囚禁的玻色-爱因斯坦凝聚体中涡旋态的产生。对于简谐囚禁势，旋转力只引起整个凝聚体绕阱中心作圆周运动，而不依赖于原子间相互作用。为了产生纯涡旋态，必须将原子限制在非简谐囚禁势中。力的角速度的正弦变化可以大大提高创建的效率。我们提出了一个四次捕获势的情况下的分析和数值计算。解释了产生纯涡旋态所需的非谐捕获势的物理机制。[变更：增加了新的数值和分析结果，并改进了表示方法。]
1998-03-08 cond-mat.stat-mech quant-ph
Optimal Discrimination Between Two Pure States and Dolinar-Type Coherent-State Detection
该研究提出统一凸性方法，可在满足与Bhattacharyya距离相关凸性的任意失真准则下求解两纯量子态的最优测量，并将其推广到相干光区分场景，统一得到多种准则下的Dolinar型最优检测信号。
2023-11-04 cs.IT math.IT quant-ph
Quantum benchmarks for pure single-mode Gaussian states
光和原子连续可变态的隐形传态和存储是实现大规模量子网络的基本组成部分。对这些实现的严格验证需要识别并超越在不使用量子资源的情况下可实现的最有效策略所设定的基准。这样的基准已经建立了特殊的家庭的输入状态，如相干态和特定的子类压缩状态。在这里，我们解决了长期存在的问题，定义量子基准的一般纯高斯单模状态与任意相位，位移和压缩，随机抽样根据一个现实的先验分布。作为特例，我们证明了具有完全随机相位和压缩度的压缩态的隐形传态的保真度基准为1/2，与相干态的保真度基准相等。我们讨论了使用纠缠资源在实验中击败基准。
2014-01-08 cond-mat.quant-gas math-ph math.MP
