Near-infrared Hong-Ou-Mandel interference on a silicon quantum photonic circuit
在硅纳米光子定向耦合器中观察到了近红外Hong-Ou-Mandel量子干涉，其片上原始载流子浓度为90.5%。利用自注入锁定激光器泵浦，在双极化KTiOPO 4波导芯片中产生了1557 nm的双光子纠缠态，并进行了光子统计测量。有效的四端口耦合在通信C波段和高折射率对比度硅光子学平台的证明，与量子干涉可见性的理论预测相匹配。剩余的量子可见性缺陷的成分进行检查，支持的顺序触发的多对双光子贡献和可见性补偿技术的理论分析，对可扩展的高比特率量子信息处理和通信。
2012-12-03 physics.optics quant-ph
Tailoring photonic entanglement in high-dimensional Hilbert spaces
我们提出了一个实验，其中两个任意尺寸的光子系统可以纠缠。该方法是基于自发参量下转换与序列的d泵浦脉冲具有固定的相位关系，由锁模激光器产生。这导致在由连续激光脉冲给出的$d$离散发射时间的相干叠加中产生光子对。通过进行双光子干涉实验和观察干涉条纹的可见度作为尺寸d的函数而增加来显示纠缠。限制能见度的因素，如在一个训练中存在多对，进行了讨论。
2004-09-15 quant-ph
Near-unity quantum interference of transverse spatial modes in an ultra-compact inverse-designed photonic device
本文提出3 μm × 3 μm逆向设计横向模式分束器，在1550 nm光子上实现最高99.56±0.64%、平均99.38±0.41%的可重复Hong-Ou-Mandel干涉，为紧凑高维集成量子光子器件奠定基础。
2025-05-13 quant-ph
High visibility time-energy entangled photons from a silicon nanophotonic chip
量子光子学的进展表明，芯片级量子器件正在从基础研究领域转变为应用技术。集成光子电路和单光子探测器的最新发展表明，量子光子过程保真度的瓶颈最终将在于光子源。我们提出并展示了一种硅纳米光子芯片能够发射电信波段光子对，表现出最高的原始程度的时间-能量纠缠从微/纳米级源，到目前为止。在高Q硅微盘谐振器中通过腔增强的自发四波混频（SFWM）产生双光子，其中三重共振产生过程的性质导致戏剧性的Purcell增强，从而导致高效的对产生速率以及对光子噪声背景的极端抑制。优良的光子源和新的相位锁定技术的组合，允许在（4.40 $\pm$ 0.07）$\times$ 10 $^5$对/s的大对产生速率下，在没有任何背景扣除的情况下观察到（96.6 $\pm$ 1.1）$\%$的几乎完美的符合可见性。
2016-05-20 physics.optics quant-ph
Experimental Observation of Topological Quantum Criticality
我们报道了在一维光子自旋量子行走中，在拓扑安德森绝缘体相之间的过渡点处形成量子临界的观测结果。沃克的概率分布揭示了一个时间交错的动态自旋磁化率，最近建议作为一个吸烟枪签名拓扑安德森临界性的手征对称性类AIII。相位相干性的受控破坏消除了信号，揭示了其在量子相干性中的起源。
2023-01-13 physics.optics quant-ph
Quantum-enhanced estimation of signal field amplitudes with critical squeezed states of photonic modes
Fuzhou University（福州大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出一种利用临界性增强的量子传感协议，通过qubit-光子相互作用系统估计外部信号场振幅，利用压缩真空态实现高精度测量。
2026-07-28 quant-ph
Observation of Criticality-Enhanced Quantum Sensing in Nonunitary Quantum Walks
Southeast University（东南大学）；University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学）；Anhui University（安徽大学）；Tianfu Jiangxi Laboratory（天府江西实验室）；Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）
本研究通过非厄米特拓扑系统中的光子量子漫步，实验证明了临界性增强的量子传感，展示了非单位ary动态下的临界缩放定律。
2026-02-09 quant-ph
Spectral-topology-induced criticality in non-Hermitian fermionic metals
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Department of Physics, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学物理系）
研究非厄米系统中复杂单粒子光谱如何支配多体行为。通过代数拓扑引入动力学拓扑指标，将光谱几何与多体可观测量联系起来，揭示非平衡量子临界性的拓扑基础。
2026-07-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Critical Topological Photonics in Synthetic Dimensions
Eastern Institute of Technology（宁波东方理工学院）；Quantum Information Physics Theory Research Team, Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心量子信息物理理论课题组）；College of Engineering and Applied Sciences, National Laboratory of Solid State Microstructures, and Collaborative Innovation Center of Advanced Microstructures, Nanjing University（南京大学工程与应用科学学院、固体微结构物理国家重点实验室、先进微结构协同创新中心）
该研究在合成频率光子平台中提出拓扑与临界性共存的临界拓扑光子态，在一维合成晶格中通过单粒子纠缠谱的隙中简并识别该态并揭示拓扑约束的多临界点，拓展至二维，为临界拓扑光子学提供实验途径并启发相关应用。
2026-08-25 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Indistinguishability of photonic qubits emitted from trapped $^{40}$Ca$^+$ ions via pulsed excitation
Fachrichtung Physik, Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学物理系）；Zentrum für Quantentechnologien (QuTe), Universität des Saarlandes（萨尔兰州立大学量子技术中心）；Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)（卢森堡科学与技术研究所）
研究利用纳秒级激发脉冲从两个捕获的$^{40}$Ca$^+$离子产生的拉曼光子的不可区分性，揭示了自发散射回初始态对Hong-Ou-Mandel干涉的影响，并确定了平均回退次数作为与两个相同发射器光子干涉可见度相关的可测量单发射器量。
2026-05-28 quant-ph
Photonic crystal fibre source of photon pairs for quantum information processing
我们展示了光学量子信息处理的两个关键组成部分：一个预示着单光子的明亮源;和一个纠缠光子对的明亮源。一对泵浦光子通过$χ^{(3)}$四波混频过程在宽间隔波长（583 nm和900 nm）处产生相关光子对。我们证明了一个非经典的干涉预示着光子从独立的源与95%的可见性，和纠缠的光子对源，与贝尔状态的保真度为89%。
2006-11-22 quant-ph
H1 photonic crystal cavitites for hybrid quantum information protocols
混合量子信息协议基于耦合到光子的局部量子比特，诸如被捕获的原子、NV中心和量子点。耦合是通过光腔实现的。在这里，我们展示了远场优化的H1光子晶体膜腔与膜下的附加背反射镜相结合，满足实现混合量子信息协议的光学要求。利用数值优化，我们发现，80%的光可以在0.8的物镜数值孔径内辐射，并且到单模光纤的耦合可以高达92%。我们实验证明了独特的外模匹配特性的谐振反射光谱与腔模的可见度超过50%。
2012-10-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Aluminum nitride waveguide beam splitters for integrated quantum photonic circuits
我们展示了量子器件集成光子电路使用溅射多晶氮化铝（AlN）绝缘体。制作了量子光子学中最重要的器件之一的片上AlN波导定向耦合器，其输出功率分束比为50：50 ~ 99：1。利用AlN定向耦合器实现了消光比大于10 dB的偏振分束器。利用所制备的AlN波导分束器，我们观察到了可见度为91.7 +（-）5.66%的Hong-Ou-Mandel干涉。
2022-08-02 physics.optics quant-ph
Interference between distinguishable photons
本研究首次展示了可区分光子之间的双光子干涉，揭示了其本质为二阶干涉而非依赖于光子不可区分性，结果在量子光学和光子技术中有重要影响。
2024-05-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
When Does Interference Help Learning? Kernel Geometry as a Pre-Experimental Test for Photonic Reservoir Computing
Indian Institute of Information Technology Dharwad（印度信息技术学院达瓦德分校）
该研究通过玻色采样特征图的核几何，证明多光子干涉可产生核几何分离，为光子储备池计算提供了预实验测试协议，调和了现有实验结果并明确了干涉对学习的作用条件。
2026-10-14 cs.CE quant-ph
On-chip quantum interference between independent lithium niobate-on-insulator photon-pair sources
本研究基于绝缘体上铌酸锂集成光子芯片，实现了独立光子对源的高效产生与高可见度片上量子干涉，为大规模集成量子光子学及玻色采样、量子通信等应用提供了可行路径。
2024-04-12 physics.optics quant-ph
Mid-infrared quantum optics in silicon
应用量子光学将彻底改变信息技术的许多方面，前提是性能在扩大规模时可以保持不变。硅量子光子学满足可制造性和可制造性的缩放要求，但是在1.55 $μ$ m处，其遭受不可接受的线性和非线性损耗。在这里，我们表明，通过将硅量子光子学转换为中红外线，可以创建一个新的量子光学平台，该平台可以同时最大限度地提高可制造性和可重复性，同时最大限度地减少损失。我们展示了必要的平台组件：光子对产生，单光子检测，和高可见度的量子干涉，所有的波长超过2 $μ$ m。在不同的制度，我们观察到的最大净符合率为448 $\pm$ 12 Hz，符合-意外比为25.7 $\pm$ 1.1，和净双光子量子干涉可见度为0.993 $\pm$ 0.017。中红外硅量子光子学将带来新的量子应用。
2020-05-14 physics.optics quant-ph
Geometric criticality in the driven Jaynes-Cummings model
Fuzhou University（福州大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文研究了驱动Jaynes-Cummings模型中本征态的几何临界性，发现亮本征态的发散行为比暗态更显著，该结果可在回路量子电动力学系统中实验验证。
2026-02-08 quant-ph
High visibility on-chip quantum interference of single surface plasmons
基于介质波导的量子光子集成电路在线性光量子计算中得到了广泛的应用。最近，表面等离子体已经被引入到这个应用中，因为它们可以限制和操纵超过衍射极限的光。在本研究中，利用介电负载的表面等离子体激元波导实现了两个单表面等离子体激元的片上量子干涉。高可见性（大于90%）证明了单等离子体激元的玻色子性质，并强调了实现线性光量子计算的基本量子逻辑门的可行性。还讨论了等离子体波导中的本征损耗对量子信息处理的影响。虽然这种效应的影响在当前的实验中可以忽略不计，但我们的研究表明，在某些情况下，这种损失可以显着降低量子干涉的可见性;因此，在设计QPIC器件时，必须仔细考虑量子相干性。
2014-02-05 physics.optics quant-ph
Optimal distillation of photonic indistinguishability
针对光子不可区分性不足限制量子技术性能的问题，提出考虑多光子效应、模式数最少且成功概率优化的三光子蒸馏协议，经实验验证可在有限资源下实现多场景不可区分性蒸馏，提升蒸馏技术的实用价值。
2025-09-02 quant-ph
Spectrally enhanced gravitational redshift signals in photonic interferometry
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Palacký University（帕拉茨基大学）；CNR - Istituto Nazionale di Ottica (CNR-INO)（国家研究委员会光学研究所）；LENS - European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy（欧洲非线性光谱学实验室）；Università degli Studi di Firenze（佛罗伦萨大学）；Universität Stuttgart（斯图加特大学）
本文提出将光子干涉仪臂耦合到超窄原子跃迁光学散射体的光谱增强策略，可在厘米级高度差下产生显著引力红移信号，为桌面光学检验量子力学与广义相对论的相互作用提供了可行途径。
2026-10-14 gr-qc quant-ph
Quantum Interference of Identical Photons from Remote GaAs Quantum Dots
光子量子技术为量子通信、量子模拟和量子信息处理提供了一条可行的途径。最近的进展是实现了玻色子采样，使用20个单光子和量子密钥分发超过数百公里。缩放复杂性需要包含多个光子源、光子计数器和大量不可区分的单光子的架构。半导体量子点是明亮且快速的相干单光子源。对于应用，一个显著的障碍是在由独立量子点产生的干涉单光子时的差的量子相干性。在这里，我们证明了双光子干涉与近单位可见度（$93.0\pm0.8$）\%使用光子从两个完全独立的GaAs量子点。实验保留了所有的发射到零声子线-只有弱声子边带被拒绝-和时间后选择没有采用。利用量子干涉，我们证明了不同来源的光子之间的光子受控非电路和具有保真度的纠缠（$85.0\pm 1.0$）.双光子干涉的可见度足够高，使得纠缠保真度远高于经典阈值。光子的高相互相干性源于高质量的材料、二极管结构和相对大的量子点尺寸。我们的研究结果建立了一个平台，GaAs量子点，用于以可扩展的方式创建相干单光子。
2023-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Do different kinds of photon-pair sources have the same indistinguishability in quantum silicon photonics?
本研究在硅光子芯片上通过热调谐切换微环谐振器与波导两种光子对源，经HOM干涉实验测得波导源的不可区分性更高，验证了JSA重叠度与光子不可区分性的关联。
2024-01-30 physics.optics quant-ph
Demonstration of analyzers for multimode photonic time-bin qubits
我们展示了两种方法的不平衡干涉仪作为量子通信的时间仓量子比特分析仪，强大的模式失真和偏振效应，如预期的自由空间量子通信系统，包括波前变形，路径波动，指向误差和光学元件。尽管强烈的空间和时间扭曲的时间仓量子比特的光学模式，纠缠与一个单独的偏振量子比特，我们验证纠缠使用负部分转置，与测量的可见度高达0.85 $\pm$ 0.01。分析仪的鲁棒性进一步证明了高达0.2 $^{\circ}$的各种入射角。干涉仪的输出耦合到多模光纤中，产生0.74的高系统吞吐量。因此，这些分析器是合适的和有效的多模光信道上的量子通信。
2018-04-27 quant-ph
Near perfect two-photon interference out a down-converter on a silicon photonic chip
集成纠缠光子对源是实现大规模量子光子解决方案的关键要素，并解决了规模扩大和稳定性的挑战。在这里，我们报告了基于硅基平台中通过光致二阶（$χ^{(2)}$）非线性进行自发参数下转换的能量时间纠缠光子对源的首次演示，确保了基谐波的0型准相位匹配及其波导内的二次谐波。所开发的源在8的$μ$ W泵浦功率下显示出1635的符合与偶然比。值得注意的是，我们报告的双光子干涉与99.36 $\pm1.94\%$接近完美的可见度，显示高品质的光子纠缠没有多余的背景噪声。这为量子技术开辟了新的视野，需要在单个芯片上集成各种各样的建筑功能。
2022-02-09 physics.optics quant-ph
GaN directional couplers for integrated quantum photonics
大截面GAN波导被认为是实现集成量子光子电路的合适结构。这种几何形状的定向耦合器已被设计与援助的光束传播方法和使用电感耦合等离子体蚀刻制造。扫描电子显微镜检查表明，高品质的端面耦合和耦合区域中的肋对之间的明确定义的间隙。在800 nm处的光学特性示出了单模操作和耦合长度依赖的分光比。通过测量可见度为96%的宏欧曼德尔倾角，在定向耦合器中观察到简并光子对的双光子干涉。
2012-02-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Photonic chiral state transfer near the Liouvillian exceptional point
本文通过单光子干涉实验模拟量子Langevin方程，研究了开放量子系统中Liouvillian奇异点被参数化环绕时的手性态转移，发现其仅在中间时间尺度存在并遵循普适标度，证实了其瞬态性质。
2025-01-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
60dB high-extinction auto-configured Mach--Zehnder interferometer
集成光子学制造中的缺陷对干涉架构中可实现的最大可见度具有不利影响。这些限制对进一步的光子学技术发展，特别是量子光子学技术具有深远的影响。主动优化方法以及可重构光子学已被提出作为克服这一问题的解决方案。在本文中，我们展示了一个超高（>60 dB）消光比的硅光子器件组成的级联马赫-曾德尔干涉仪，其中附加的干涉仪作为可变分束器的功能。制造的分束器的缺陷是使用自动渐进优化算法补偿，无需预先校准。这项工作显示了集成和精确控制线性光学元件用于大规模量子信息处理和其他应用的可能性。
2016-09-01 physics.optics quant-ph
Quantum interference in heterogeneous superconducting-photonic circuits on a silicon chip
量子信息处理为有效地通信和计算数据提供了巨大的希望。然而，将当前的光子实现方法扩展到更大的系统尺寸仍然是实现破坏性量子技术的一个突出挑战。量子信息处理器的两个主要组成部分是量子干涉和单光子探测器。在这里，我们开发了一个混合超导光子电路系统，以显示这些元素可以在硅芯片上以可扩展的方式组合。我们证明了这种方法的适用性集成量子光学干涉和检测光子对直接在芯片上波导耦合单光子探测器。使用氮化硅纳米光子波导实现的定向耦合器，我们观察到97%的干涉可见度时，测量光子统计与两个单片集成的超导单光子探测器。光子电路和探测器的制造工艺与标准的半导体薄膜技术兼容，使得在硅芯片上实现更复杂和更大规模的量子光子电路成为可能。
2015-11-22 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Interference between independent photonic integrated devices for quantum key distribution
量子计算的进步是对现代密码学的快速增长的威胁。量子密钥分发（QKD）提供了长期的安全性，而无需假设对手的计算能力。然而，理论和实验之间的不一致性在现实世界的安全性方面提出了问题，而大型和耗电的商业系统已经减缓了大规模采用。测量设备无关的QKD（MDI-QKD）提供了一种共享密钥的方法，该方法消除了所有可能的检测器侧信道攻击，从而大大提高了安全性。在这封信中，我们实验证明了一个关键的步骤，可扩展的集成设备进行MDI-QKD。我们展示了在可见度为$46.5 \pm 0.8\%$的$431$ MHz下，从两个独立的磷化铟发射器雕刻的弱相干态之间的Hong-Ou-Mandel干涉。这项工作证明了使用集成设备来降低在城域网中采用QKD的主要障碍的可行性。
2019-01-17 quant-ph
Experimental Observation of Dynamical Phase Transitions in a Dephased Photonic Quantum Walk
Beijing Computational Science Research Center（北京计算科学研究中心）；School of Physics, Southeast University（东南大学物理学院）；Dipartimento di Fisica, Politecnico di Milano（米兰理工大学物理系）；IFISC (UIB-CSIC), Instituto de Fisica Interdisciplinar y Sistemas Complejos（综合物理与复杂系统研究所（巴利阿里群岛大学-西班牙国家研究委员会））
在开放量子系统中，通过三节点光子量子行走实验观测到一阶和二阶动力学相变，并研究了退相强度对相变的影响。
2026-06-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Near-ideal spontaneous photon sources in silicon quantum photonics
虽然集成光子学是用于量子信息处理的鲁棒平台，但是用于光子量子计算的架构对高质量信息载体提出了严格的要求。高度不可分辨和纯净的单光子源，要么是接近确定性的，要么是预示着高效率的，并且适合于大规模制造，一直是难以捉摸的。在这里，我们展示了同时满足这些要求的片上光子源。我们的光子源使用成熟的工艺在硅中制造，并利用一种新型的双模泵浦延迟激发方案，通过低损耗螺旋多模波导中的模态间自发四波混频来设计光谱纯光子对的发射。我们同时测量了$0.9904 \pm 0.0006$的光谱纯度、$0.987 \pm 0.002$的相互不可替代性和$>90\%$的固有预示效率。我们测量芯片上的量子干涉与$0.96 \pm 0.02$的能见度之间预示着来自不同来源的光子。这些结果代表了在集成光子学中缩放量子信息处理的决定性步骤。
2020-05-19 physics.optics quant-ph
20-Mode Universal Quantum Photonic Processor
本文报告了迄今最大规模的20模式通用量子光子处理器，能在20个输入模式上实现任意酉变换，具有高振幅保真度、低光损耗和高量子干涉可见度。
2023-07-26 quant-ph
Entanglement Swapping with Integrated Narrowband Photon Sources for Quantum Repeaters
University of Geneva（日内瓦大学）；Geneva Quantum Centre, University of Geneva（日内瓦量子中心）；University of Calgary（卡尔加里大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本研究采用与多原子量子存储平台兼容的集成窄带光子源，实现了高可见度的纠缠交换，完成了覆盖1.6 THz的系统级稳定，为现场部署量子中继器解决了关键技术挑战。
2026-08-17 quant-ph
Remote Macroscopic Entanglement on a Photonic Crystal Architecture
纳米结构制造和冷却技术的杰出进展使几十年前无法想象的事情成为可能：将单模机械振动带入量子领域。光子和声子激发之间的耦合是光和机械振动的非经典态的天然来源，并且在腔光学力学领域中的研究正在闪电般迅速发展。光子晶体腔是高度可集成的结构，迄今为止已经证明了最强的光机耦合，因此应该在这种混合量子态工程中发挥核心作用。在这种情况下，我们提出了一个现实的预示协议的芯片上制备远程纠缠的机械状态，依赖于国家的最先进的光学机械参数的硅基纳米梁结构。斯托克斯过程的脉冲边带激发与单光子检测相结合，允许在系统中写入离域的机械贝尔态，然后可以在光场中读出其签名。在这个协议中的纠缠度的测量是由发射光中的特征量子干涉图案的可见性提供的。
2015-05-04 quant-ph
Bounding the outcome of a two-photon interference measurement using weak coherent states
在分束器处的两个光子的干涉是许多量子光子技术的核心，例如量子密钥分发或线性光学量子计算。观察高可见度干涉是具有挑战性的，因为难以实现不可区分的单光子源。在这里，我们利用具有不同平均光子数的相位随机化弱相干态进行了双光子干涉实验。当入射波包中包含单光子时，我们对预期的重合度设置了一个严格的上限，使我们能够观察到Hong-Ou-Mandel效应。我们发现，干涉的可见度至少是大到0.995 $^{+0.005}_{-0.013}$。
2018-07-12 quant-ph
Topologically protected valley-dependent quantum photonic circuits
拓扑光子学已经被引入作为集成光学的强大平台，因为它可以处理鲁棒的光传输，并进一步扩展到量子世界。引人注目的是，拓扑光子结构中的谷对比物理有助于谷相关的边缘状态，它们的单向耦合，甚至拓扑结中的谷相关波分。在这里，我们设计和制造的纳米光子拓扑鱼叉形分束器（HSBS）的基础上$120$ -deg-bending接口和演示的第一个芯片上谷依赖的量子信息过程。利用我们的50/50 HSBS实现了双光子量子干涉，即HongOu-Mandel（HOM）干涉，该干涉具有高的$0.956 \pm 0.006$可见度。级联这种HSBS，我们还演示了一个简单的量子光子电路和路径纠缠态的产生。我们的工作表明，光子谷态可用于量子信息处理，利用谷态相关的光子拓扑绝缘体实现更复杂的量子线路是可能的，这为片上量子信息处理提供了一种新的方法。
2021-03-11 physics.optics quant-ph
Monitoring the generation of photonic linear cluster states with partial measurements
本研究提出了一种基于部分测量的实时控制方法，实现了高效率的多光子纠缠生成，为光子测量基量子计算提供了关键技术支持。
2025-05-03 quant-ph
High-quality photonic entanglement based on a silicon chip
量子和集成光子学的富有成效的联系，使人们有希望使用紧凑和可扩展的系统来产生、操纵和检测光的量子态。集成在单个芯片中产生电信波长范围内的高质量光子纠缠所需的所有构建模块仍然是一个重大挑战，主要是由于片上光抑制滤波器的性能有限。我们报告了一个独立的，符合电信，设备集成，在一个单一的基板上，一个非线性光子对发生器和一个无源泵浦抑制滤波器。使用标准的通道网格光纤解复用器，我们展示了这样的集成电路的第一个纠缠量化，显示了最高的原始量子干涉可见性的能量时间纠缠光子在两个电信波段。因此，由于利用泵浦滤波器获得的高水平的噪声抑制，可以产生非常纯的最大纠缠态。这些结果必将进一步促进符合电信标准的更先进和可扩展的光子集成量子系统的发展。
2020-02-24 physics.optics quant-ph
Quantum interference of topological states of light
拓扑绝缘体是具有带隙的体能谱的材料，但包含出现在其表面的受保护的带隙内态。这些状态表现出显著的特性，如单向传播和对噪声的鲁棒性，为提高量子技术的性能和可扩展性提供了机会。对于量子应用，拓扑状态不可区分是至关重要的。在这里，我们报告了高可见性的量子干涉的单光子拓扑状态的集成光子电路。两个拓扑边界状态，最初在耦合波导阵列的相对边缘，被带到附近，在那里它们干涉并经历分束器操作。我们观察到$93.1\pm2.8\%$可见性Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉，这是一种标志性的非经典效应，是基于线性光学的量子计算的核心。我们的工作表明，在拓扑材料中产生和控制高度不可分辨的单光子拓扑态是可行的，为利用拓扑特性增强光子量子技术以及研究拓扑材料中的量子效应开辟了途径。
2019-04-24 physics.optics quant-ph
A compact and reconfigurable silicon nitride time-bin entanglement circuit
基于光子芯片的时间仓纠缠因其在量子通信和计算中的潜在应用而受到广泛关注。有效的时间仓纠缠系统必须能够在光子芯片上产生、操纵和分析纠缠光子，以实现稳定、可扩展和可重构的操作。在这里，我们报告了第一个时间仓纠缠光子芯片，集成了时间仓产生，波长解复用和纠缠分析。测量了具有88.4%可见度的双光子干涉条纹（未扣除任何噪声），表明芯片的高性能。我们的方法，基于氮化硅光子电路，它结合了二氧化硅的低损耗特性和硅的紧密集成特性，为可扩展的现实世界的量子信息处理器铺平了道路。
2015-06-09 quant-ph
Dispersion-enabled quantum state control in integrated photonics
集成光学为量子光子电路带来了前所未有的稳定性和性能。然而，集成器件不仅仅是其体光学对应物的微米级等效物。通过利用集成设置的固有色散特性，这样的器件可以在量子线路架构中发挥更加通用的作用。我们通过研究普通定向耦合器中线性色散的影响来证明这一点。色散解锁了该设备的几个新功能，包括原位控制光子光谱和偏振纠缠，可调光子时间排序，和纠缠敏感的双光子符合产生。还揭示了在调整干涉可见度的同时保持完美的双光子反聚结的能力，这在体光学中是没有的。这项工作的结果增加了一套状态工程和表征工具，受益于集成的优势。它还为重新评估其他片上器件中色散提供的可能性铺平了道路。
2016-02-23 physics.optics quant-ph
Entanglement swapping between independent and asynchronous integrated photon-pair sources
集成光子学代表了一种可以在成本、尺寸、缩放和鲁棒性方面大大改善量子通信网络的技术。这方面的一个关键基准是证明它们在复杂量子网络协议中的性能，例如独立光子对源之间的纠缠交换。在这里，使用时间分辨检测，和两个独立的和集成的Si $_3$ N $_4$微谐振器光子对源，在CW制度在电信波长下工作，我们获得了高达$0.97 \pm 0.02$的光谱纯度和两个源之间的$V_{\rm HOM}=93.2 \pm 1.6\,\%$的HOM干涉可见性。这导致纠缠交换可见性高达$91.2 \pm 3.4\,\%$
2020-11-16 quant-ph
High fidelity preservation of photonic hyperentanglement in a free-space optical delay line
Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）；Thales Research and Technology（泰雷兹研究技术）
通过嵌套赫里奥特池自由空间光学延迟线，同时保持偏振和能量-时间纠缠，实现了光子超纠缠的高保真度延迟。
2026-08-20 quant-ph
Waveguide-array-based multiplexed photonic interface for atom array
Graduate School of Engineering Science, The University of Osaka（大阪大学工学研究科）；Center for Quantum Information and Quantum Biology, The University of Osaka（大阪大学量子信息与量子生物学中心）；Advanced ICT Research Institute, National Institute of Information and Communications Technology (NICT)（信息通信研究机构高级ICT研究所）；Hamamatsu Photonics K.K.（滨松光子技术株式会社）
本文提出了一种基于波导阵列的多路复用光子接口，用于实现大规模量子处理单元的网络化，通过Rydberg门实现原子与光子的高效纠缠生成。
2025-12-25 quant-ph
Advances in silicon quantum photonics
量子技术有望使人类的计算、通信和传感能力发生重大变化。光子作为量子信息的载体是不可或缺的--它们以尽可能快的速度传播，并且容易受到保护而不受退相干的影响。然而，该系统需要数千个具有超低延迟控制的近乎透明的组件。为了实现量子技术，需要一个新的光子系统范例：一个具有内置相干性、稳定性、定义任意电路的能力以及可制造性的系统。硅光子学具有无与伦比的密度和组件性能，通过CMOS兼容制造，使其在可扩展的量子光子学平台中处于有利地位。本文是硅量子光子学的进展报告，重点介绍了过去五年的发展。我们介绍了硅量子光子器件和该领域的挑战，总结了当前的最新技术水平，并确定了突出的技术挑战，以及未来研究的前景。我们还解决了集成量子光子实验中Hong-Ou-Mandel干涉可见性定义中的冲突，需要在不同平台上公平比较光子质量。我们的目标是在平台上开发可扩展性，为此，我们指出了一条通往硅量子光子系统芯片的更紧密集成的道路。
2022-07-06 physics.optics quant-ph
Metasurface interferometry towards quantum sensors
光学超颖表面为集成量子技术的精确波前控制开辟了新的途径。在这里，我们展示了一个混合集成的量子光子系统，能够纠缠和解开双光子自旋态在介电超颖表面。通过在纳米结构的电介质超颖表面处干涉单光子对，产生具有圆偏振的路径纠缠双光子NOON态，其表现出86 $\pm$ 4%的量子HOM干涉可见度。此外，我们证明了非经典性和相位灵敏度在基于超颖表面的干涉仪的条纹可见度为86.8 $\pm$ 1.1%的符合计数。这种高可见性证明了干涉仪内部的超颖表面诱导的路径纠缠。我们的研究结果为混合集成量子技术提供了一种很有前途的方法，该技术在成像，传感和计算等各种应用中具有高维功能。
2019-08-14 physics.optics quant-ph
Quantum and Classical Potts Criticality in Driven-Dissipative Bosonic Lattices
Université Paris Cité, CNRS, Matériaux et Phénomènes Quantiques（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，物质与量子现象研究所）
研究受三光子参数驱动的玻色-哈伯德晶格，用基于变分多高斯假设的变分相空间方法，在一维和二维做有限尺寸标度分析，发现二维单光子损耗晶格转变属经典三态Potts模型普适类，一维三光子损耗晶格转变由量子三态Potts普适类控制。
2026-07-27 cond-mat.stat-mech quant-ph
On-chip Hong-Ou-Mandel interference from separate quantum dot emitters in an integrated circuit
可扩展的量子光子技术需要将许多相同的单光子源与芯片上的光子电路进行低损耗集成。相对复杂的量子光子电路已经被证明;然而，迄今为止使用的源依赖于参数下转换。因此，效率和可扩展性本质上受到源的概率性质的限制。基于量子发射体的单光子源没有这种限制，但是在单个电路内的多个发射体的频率匹配仍然是一个挑战。在这项工作中，我们证明了在这方面的一个关键组成部分，在一个完全单片GaAs电路的形式结合两个频率匹配的量子点单光子源互连的低损耗片上分束器通过单模脊波导连接。该设备使我们能够在芯片上进行双光子干涉实验，能见度达到66%，受到发射器相干性的限制。我们的设备可以进一步扩大规模，为增加量子线路的复杂性提供了一条清晰的道路，以实现完全可扩展的集成量子技术。
2023-01-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Narrow-band photonic quantum entanglement with counterpropagating domain engineering
光子纠缠是量子信息技术的重要资源，包括量子信息处理和远距离通信。这些应用需要窄带纠缠源，与光子-电子界面兼容，并放松网络介质中色散引起的纠缠退化。然而，这样的千兆赫级带宽是一个挑战的光子纠缠基于传统的自发参量下转换。在这里，我们介绍了一个国家的最先进的领域工程技术的对向传播相位匹配的偏振纠缠产生，这导致在电信波长的固有带宽为7.1 GHz。这种几何结构还解决了在频率简并下纠缠光子对的确定性分离的基本挑战，因此可以在双极化KTP波导中实现有效的共线相互作用，并产生3.4*10^3（GHz*mW*s）^-1的光谱亮度。155 ps的基区到基区Hong-Ou-Mandel下降也证实了源带宽，具有97.1%的高干扰可见度。测量的纠缠违反贝尔不等式高达18.5个标准偏差，与Clauser-Horne-Shimony-Holt S-参数为2.720。量子态层析成像进一步表征了纠缠，保真度F= 95.71%。这些独特的特性为光子纠缠源的发展奠定了基础，并保证了广泛的实际量子信息应用。
2019-05-31 quant-ph
Quantum criticality of the Rabi-Stark model at finite frequency ratios
本文从能隙、序参量以及保真度的角度分析了在有限量子比特频率与腔频率之比下，当Stark耦合强度与腔频率相同时Rabi-Stark模型的量子临界性.临界指数的解析推导。能隙和长度临界指数与量子Rabi模型和Dicke模型中的不同。对序参量和保真度敏感度进行了有限尺寸标度分析。证明了该模型的普适标度行为，并由此提取出若干个有限大小的指数。此外，利用玻色希尔伯特空间截断数也可以建立普适的临界行为，并得到了相应的临界标度指数，有趣的是，Rabi-Stark模型和量子Rabi模型的临界关联长度指数与光子截断数以及等效长度标度不同，表明它们属于不同的普适类.在有限频率比下，Rabi-Stark模型中的二阶量子相变得到了令人信服的证实，而在没有Stark耦合的原始量子Rabi模型中，二阶量子相变只出现在无限频率比下.
2020-11-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum interference between spectral bandwidth mismatched photons
Faculty of Physics, University of Warsaw（华沙大学物理学院）；Integrated Quantum Optics, Institute for Photonic Quantum Systems (PhoQS), Paderborn University（帕德博恩大学光子量子系统研究所（PhoQS）集成量子光学）
本研究通过电光时间透镜实现了光谱带宽不匹配光子之间的非经典双光子干涉，显著提高了干涉可见度，为混合量子系统集成提供了新可能。
2026-10-07 quant-ph
Scalable Liquid-Crystal Integrated Silicon Nitride Photonic Circuits for Reconfigurable Quantum Interference
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Korea University（高丽大学）；Seoul National University of Science and Technology（首尔科学技术大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出了一种基于液晶的相位调制器，实现了高可见度的量子干涉，展示了硅氮化物平台在量子光子电路中的可扩展性和能效。
2026-05-08 physics.optics quant-ph
Programmable quantum circuits in a large-scale photonic waveguide array
首次在 $11\times 11$ 连续耦合可编程波导阵列上通过电光控制实现单光子态精确调控与子电路解耦，最大干涉可见度达0.962，为量子信息处理提供了紧凑稳健的构建模块。
2024-05-22 physics.optics quant-ph
