Highly Nonclassical Quantum States and Environment Induced Decoherence
本文在环境诱导退相干的框架下研究了具体的量子系统。重点是高度非经典量子态的动力学，其维格纳函数在其域的某些区域是负的。所选的物理系统之一是双原子分子，其中原子核的势能是它们距离的非谐函数。从量子信息技术的角度来看，二能级原子系统是非常重要的，也进行了研究。描述了一种方法，是有效的，在这两个系统中，可以确定的退相干的特征时间在一个动态的方式。研究了退相干的方向及其与能量耗散的关系。最后，提出了一个方案，可以使用现有的实验技术制备消相干的状态。
2004-06-30 quant-ph
Towards quantum frequency combs: boosting the generation of highly nonclassical light states by cavity-enhanced parametric down-conversion at high repetition rates
我们证明了在高重复频率脉冲体制下，通过腔增强参量下转换产生光的多光子量子态。与锁模泵浦激光器的模式的光谱梳谐振的外部增强腔提供泵浦强度的相干建立，并且极大地增强了参量增益，而不牺牲其高重复率和梳结构。我们通过条件产生和层析分析双光子Fock态来探讨参量增益增强。除了在许多现有的实验装置中有效地产生高度非经典或纠缠多光子态的潜在影响外，该方案还为量子和梳状技术的结合开辟了新的令人兴奋的前景，以增强测量和先进的量子计算协议。
2008-08-28 quant-ph
Experimental determination of a nonclassical Glauber-Sudarshan P function
如果一个量子态的Glauber-Sudarshan P函数不能被解释为概率密度，那么它就是非经典的。这个量通常是非常奇异的，因此它的重建是一项艰巨的任务。在这里，我们提出了一个表现良好的P函数的实验测定显示负的单光子添加的热态。这是对非古典主义最初定义的直接形象化。该方法可以是有用的条件下，许多其他签名的非经典性不会持久。
2008-08-28 quant-ph
Nonclassical correlations in damped quantum solitons
利用高斯近似下的累积量展开，数值研究了克尔介质中阻尼类孤子脉冲的内量子统计特性，包括窄谱脉冲分量和有限谱脉冲分量。结果表明，在一定条件下，吸收可以增强亚泊松统计，从而抑制某些相消干涉。此外，它示出的光子数相关性和相关的光子数方差之间的不同的脉冲分量可以是高度非经典的，即使是吸收光纤。确定了最佳的频率窗口，以实现强非经典行为，这提供了新的可能性，使用光纤中的孤子作为非经典相关光束的源。
1999-04-07 quant-ph
Nonclassical states of light with a smooth $P$ function
在量子光学中有一个共同的理解，即光的非经典态是不具有半正定和充分正则的Glauber-Sudarshan $P$函数的状态。几乎所有已知的非经典态都具有高度不规则的$P$函数，这使得对它们的研究变得困难，并且不可能直接进行实验重建。在这里，我们介绍类的非经典状态与定期，非正定$P$功能。它们是通过“穿孔”具有负Dirac-delta峰值的正则光滑正$P$函数或其他足够窄的光滑负函数来构造的。我们确定的参数范围，这种穿刺是可能的，而不会失去积极的状态，以及制度产生反聚束光。最后，我们提出了一些可能的实验实现这种状态。
2018-02-21 quant-ph
Maximum heralding probabilities of nonclassical-state generation from a two-mode Gaussian state via photon-counting measurements
Palacký University（帕拉茨基大学）
本文研究了通过光子计数测量从双模高斯态生成非经典态的最大 heralding 概率，并展示了其与检测光子数的依赖关系，证明了实验所需次数仅与光子数呈多项式关系。
2026-05-20 quant-ph
Time optimal quantum state engineering
Newcastle University（纽卡斯尔大学）
利用基于量子最速下降形式的时间最优控制方法，在光-物质系统中高效生成非经典量子态，实现了Fock态和薛定谔猫态的确定性制备，并展示了其抗退相干和低能耗特性。
2026-05-23 quant-ph
Quantum pure noise-induced transitions: A truly nonclassical limit cycle sensitive to number parity
本文提出一个无经典极限的非线性阻尼量子振子模型，证明乘性噪声可诱导保守的非经典极限环，并具有Wigner负性和粒子数宇称敏感环流。
2023-06-09 nlin.AO nlin.CD quant-ph
Highly nonclassical phonon emission statistics through two-phonon loss of van der Pol oscillator
在系统中产生非经典波的能力对于量子通信和计算的发展至关重要。在这里，我们提出了一个计划，以产生高度非经典的声子发射统计-反聚束波在量子vanderPol（vdP）振荡器受到外部驱动，单，双声子损失。结果表明，vdP振子的非线性双声子损失对声子反聚束效应有很大的影响，反聚束效应的程度随双声子损失的增加而单调增加，并且可以清楚地识别出具有最佳反聚束效应和单声子发射的参数区域.此外，我们给出了一个深入的洞察到强反聚束的发射声子统计分析计算使用三振子能级模型，这与充分的数值模拟采用主方程的方法和薛定谔方程的方法在弱驱动。反过来，荧光声子发射光谱的vdP振荡器，给出的功率谱密度，也进行了评估。我们进一步表明，高声子发射振幅，同时伴随着强的声子反聚束，是可以实现的vdP系统，这是有益的相关测量在实际的实验。我们的方法只需要一个单一的vdP振荡器，而不需要重新配置的两个耦合的非线性谐振器或复杂的纳米光子结构相比，以前的非常规封锁计划。本方案可以启发其他系统中实现反聚束的方法。
2020-12-18 physics.optics quant-ph
Quantum hyperspins: Highly nonclassical collective behavior in quantum optical parametric oscillators
本文提出量子超自旋概念，指量子参量振荡器中由定制非线性相互作用诱导的高度非经典集体行为，其为经典多维球形自旋的二次量子化版本，形成鲁棒高维纠缠态，可用于量子模拟，还分析了其纠缠与耦合受挫等性质。
2024-11-08 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Preparation of arbitrary quantum states with regular $P$~functions
我们提出了一种量子光学器件来实验实现量子过程，它在应用和/或测量之前对任意量子态的-一般来说是高度奇异的-Glauber-Sudarshan $P$ ~函数进行正则化.这使我们能够产生一个广泛的类的非经典状态与定期$P$ ~函数，也称为非经典准概率。为此，输入状态在具有特定高斯或非高斯经典状态的高透射分束器上组合。我们研究了平衡和不平衡的零差检测的直接采样的输出状态的实施过程中，不需要进一步的正规化或状态重建。通过数值模拟，我们证明了我们的方法的可行性，我们概述了多模光的推广。
2018-11-06 quant-ph
Direct experimental certification of quantum non-Gaussian character and Wigner function negativity of single-photon detectors
光量子探测器（如单光子探测器）的高度非经典特性对于光的量子态的制备以及量子精密测量和量子信息处理中的绝大多数应用是必不可少的。因此，研究光学量子测量的非经典特性既有重要意义，又有实际意义。在这里，我们提出并实验证明了一个程序的量子非高斯性和维格纳函数的负性，两个关键的非经典水平，光子量子探测器的直接认证。值得注意的是，我们的特点是高度非经典性质的探测器探测只有两个经典的热态和真空状态。实验证明了单光子雪崩二极管的量子非高斯性，并证明了该探测器的Wigner函数为负。我们的研究结果开辟了直接基准的光子量子探测器与一些经典状态的测量。
2021-01-10 physics.optics quant-ph
Nonclassical states of light in a nonlinear Michelson interferometer
非线性量子精密测量方案可以导致比海森堡有限标度更快的测量不确定度。我们研究了嵌入克尔介质中的迈克耳孙干涉仪[Luis和Rivas，Phys.Rev.A92，022104（2015）]，其导致与其两个臂的长度的相对变化相对应的非线性强度相关相移。给出了最小可达测量不确定度的量子克拉美-罗界，并研究了实际中使该界饱和的要求。讨论了干涉仪输入光态的选择和输出端的读出策略。理想的，非经典状态的光，必须用来饱和的约束被发现是非常容易受到光子损失噪声。我们确定最佳状态在每个噪声水平，既有弹性的噪声和能够提供增强的灵敏度，并讨论实际实现的干涉测量方案使用这样的状态。
2021-12-06 quant-ph
Direct observation of phase sensitive Hong-Ou-Mandel interference
单个光子的质量和它们的干扰能力传统上通过测量Hong-Ou-Mandel光子聚束效应来测试。然而，这种相位不敏感的测量仅测试量子干涉的粒子方面。出于这些限制，我们制定了一个证人能够认识到两个光子从一组测量的质量和相干性。我们利用条件非经典压缩，这是敏感的质量的单光子和他们的不可压缩性，我们表明，它可以用来直接揭示粒子和波方面的量子干涉。最后，我们实验测试证人将其应用到一对独立的单光子产生的需求。
2017-02-24 quant-ph
Heralding probability optimization for nonclassical light generated by photon counting measurements on multimode Gaussian states
Palacký University（帕拉茨基大学）
本文研究了基于高斯态和光子数测量的条件量子态制备方案，通过求解多项式方程优化 heralding 概率，提升量子态制备效率，并展示了该方法在单模和双模态态生成中的应用。
2026-08-06 quant-ph
Creation, storage, and on-demand release of optical quantum states with a negative Wigner function
光的高度非经典量子态，其特征是具有负值的维格纳函数，迄今为止只以一种预示的方式被创造出来。在这种情况下，所需的输出很少且随机地从量子态发生器中出现。一个重要的例子是高纯度单光子态的产生，通常基于一些非线性光学相互作用。与此相反，还报道了利用物质系统的量子化能级结构的按需单光子源。然而，这些源导致高度不纯的输出状态，主要由真空组成。虽然这种不纯态可能仍然表现出某些类似单光子的特征，如反聚束，但它们对于高级量子信息处理来说还不够非经典。另一方面，纯粹的、预示的状态的内在随机性可以通过首先存储然后按需释放它们来规避。在这里，我们提出了这样一个控制释放，我们实验证明它预示着单光子。我们采用了两个光学腔，其中光子都创建和存储在一个腔中，并最终通过另一个腔的动态调谐释放。我们展示了高达300 ns的存储时间，同时在存储后保持单光子纯度在50%左右。这是第一次在按需光子源或量子存储器的输出端演示负维格纳函数。原则上，我们的存储系统与所有类型的非经典状态兼容，包括那些已知对许多高级量子信息协议至关重要的状态。
2013-09-13 quant-ph
High efficiency photonic storage of single photons in cold atoms
高效的量子存储对于量子信息处理是高度期望的。正如某些应用所表明的那样，通用量子存储需要具有50%以上的存储效率才能超过不可克隆的限制。尽管在改进各种量子存储方面取得了重大进展，但单光子的最佳存储效率仍低于这一标准。通过将高度可控的单光子源与优化的量子存储集成在一起，我们在这里展示了基于电磁诱导透明的冷原子系综中单光子的光学存储，存储效率为65%。同时，我们的存储的非经典特性验证了通过良好的保持非经典和单光子性质的检索单光子。
2017-08-01 physics.atom-ph quant-ph
Demonstration of a highly-sensitive tunable beam displacer with no movable elements based on the concept of weak value amplification
我们报告了一个高灵敏度的光束位移的基础上的概念，弱值放大，允许位移的距离远小于其光束宽度的高斯光束的质心，而不需要使用可移动的光学元件的实施。通过控制输出光束的线偏振态可以改变光束的质心位置，并且质心位置与偏振角之间存在线性关系。
2015-02-19 quant-ph
Generation of a highly phase sensitive polarization squeezed N-photon state by collinear parametric downconversion and coherent photon subtraction
结果表明，通过从共线II型下转换产生的2n光子分量中减去一个对角偏振光子，可以产生高相位敏感的偏振压缩（2n-1）光子态.这种偏振楔形态具有有趣的性质，其光子数分布在水平和垂直偏振仍然明确定义的相移之间的圆偏振分量高达1/n。因此，海森伯极限的相移被观察为水平和垂直偏振分量之间的单个光子的几乎确定性的转移。
2006-05-23 quant-ph
Quantum Key Distribution Highly Sensitive to Eavesdropping
我们介绍一个新的量子密钥分发协议，使用d-级别的量子系统编码的字母与c字母。它具有这样的性质，即拦截重发攻击引入的错误率随着c和d的增加而趋于1。在维度d = 2时，当合法方使用一组完整的三个相互无偏基时，该协议实现了57.1%的量子误码率。这代表了在BB84协议中实现的25%量子比特错误率或在六态协议中实现的33%的显著改善。
2009-10-14 quant-ph
Highly sensitive frequency metrology for optical anisotropy measurements
在本文中，我们提出了一种新的装置，旨在测量非常小的双折射和各向异性，频率计量学的基础上，而不是像往常一样偏振。在我们的实验中，一个非常高的精细度谐振腔被用来将相位差转换成谐振频率差，然后可以非常高的精度测量。我们描述的设置和呈现的实验测试，表现出灵敏度DN ~ 2 × 10？18，允许测量长期预测的气体中的磁电光效应。由于我们的设备的散粒噪声有限的灵敏度远低于国家的最先进的灵敏度，频率计量出现作为一个有前途的小双折射测量技术。
2010-02-19 quant-ph
Conditional preparation of non-Gaussian quantum optical states by mesoscopic measurement
光场的非高斯态是量子信息应用中的重要资源。虽然有条件制备是制备这种状态的一种非常成功的方法，但它们的质量受到检测器非理想性的限制，例如死时间，窄动态范围，有限的量子效率和暗噪声。介观光子计数器在较高光子数时具有峰值性能，与单光子水平调节探测器相比具有许多实际优势。在这里，我们提出了一种新的方法，涉及位移的辅助字段到制度，介观探测器可以使用。我们从理论上探讨了这种策略，并提出了模拟占实验的非理想性，如损失和放大噪声，表明精确的光子数分辨率是没有必要预示高度非经典状态。我们的结论是，具有强维格纳负性的状态，可以在实验可达到的条件下，通过这种技术以高速率制备。
2021-03-29 quant-ph
Out-of-Time-Ordered-Correlator Quasiprobabilities Robustly Witness Scrambling
失时有序子（OTOC）作为多体量子系统中信息置乱的定性见证者，近年来受到了广泛的关注。OTOC的理论讨论通常集中在封闭的系统，提出了他们的适用性的问题，在现实的开放系统中扰乱证人。我们的经验表明，非经典负的准概率分布（QPD）背后的OTOC是一个更敏感的证人比OTOC本身的扰。QPD的非经典特征随着时间尺度而发展，该时间尺度相对于去相干是鲁棒的，并且对由去相干引起的假阳性免疫。为了得出这一结论，我们数值模拟自旋链动力学和三个测量协议（干涉，量子时钟，和弱测量计划）测量OTOC。我们的目标是基于量子计算硬件的实验，如超导量子比特和捕获离子。
2019-02-02 cond-mat.dis-nn hep-th quant-ph
Integrated AlGaAs source of highly indistinguishable and energy-time entangled photons
在微型芯片中产生非经典光态是实现未来量子技术的关键一步。半导体材料是实现极其紧凑和大规模并行系统的理想材料，目前正在开发几个平台。在这种情况下，AlGaAs器件中的自发参量下转换结合了室温操作、电注入和电信频带中的发射的可能性的优点。在这里，我们报告的芯片为基础的AlGaAs源，产生不可区分的和能量-时间纠缠的光子与$7.2\times10^6$对/秒的亮度和$141\pm12$的信噪比。光子之间的不可分割性通过Hong-Ou-Mandel实验与$89\pm3\%$的可见性来证明，而能量-时间纠缠通过Franson干涉仪测试，从而得到Bell参数$ S=2.70\pm0.10$的值。
2015-07-20 physics.optics quant-ph
Highly sensitive temperature sensing via quadratic optomechanical coupling
该研究利用二次光机械耦合接近自发对称性破缺临界点时机械极化率发散的特性，提出可在超低温下将灵敏度提升数个数量级的高灵敏度温度传感方案。
2025-06-15 physics.optics quant-ph
Highly sensitive macro-scale diamond magnetometer operated by dynamical decoupling sequence with coplanar waveguide resonator
利用金刚石中的氮空位（NV）中心进行量子磁测量的最终灵敏度受到NV中心数量和相干时间的限制。为了实现高灵敏度的磁力计，需要在大的检测体积上进行高且均匀的功率密度的微波辐照。在这里，我们展示了一个微波谐振器，以提高微波场的功率密度和光学系统的检测体积为1.4 e-3 mm $^3$。强微波场使我们能够实现48 ns的拉比振荡，这是足够快的相位弛豫时间的NV中心。该系统与去耦脉冲序列XY 16相结合，将自旋相干时间（T2）延长至自旋回波方法的27倍。因此，我们获得了10.8 pT/Hz $^{1/2}$的交流磁场灵敏度使用动态去耦脉冲序列。
2018-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly sensitive, photon number resolving detectors mediated by phonons using $δ$-doped GaAs transistors
本文报道了一种基于二维电子气晶体管的光子数分辨探测器。当光子脉冲撞击在吸收区域上时，所产生的声子在2DEG中朝向表面附近的沟槽隔离纳米线晶体管弹道地消散。声子-电子相互作用在晶体管中诱导正电导，导致电流增加。利用这一原理，我们获得了高达85%的这种类型的探测器的内部量子效率。
2010-05-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Multichannel highly sensitive diamond quantum magnetometer
本文提出一种基于频分复用和NV色心系综的多通道金刚石量子磁力计，实现两点高灵敏度实时磁测量，灵敏度达pT/√Hz量级，可扩展至更多测量点。
2025-09-24 physics.atom-ph quant-ph
Highly sensitive controllability of optical bistability in three-level atomic systems
从理论上研究了囚禁在光学腔中的$N$非相互作用三能级原子系综中的光学双稳现象。原子处于$Λ$能级结构，其中一个原子跃迁由腔模耦合，而另一个原子跃迁由经典场耦合。此外，我们考虑了驱动腔模的泵浦场。利用这个系统，我们能够观察到新的滞后类型，同时扫描泵浦场的频率或控制场的拉比频率（强度）。我们表明，它们可以通过系统的外部参数高度可控，实现非常窄的宽度，因此对于构建新设备非常有用，例如激光场频率或强度的小波动探测器。
2022-01-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
