Sagnac Interferometer and the Quantum Nature of Gravity
我们使用一个量子变体的Sagnac干涉仪来论证引力的量子性质,以及制定一个量子版本的等效原理。首先,我们提出了一个原始的推导中获得的相位在传统的Sagnac物质波干涉仪,在哈密顿形式主义。然后,我们在两个关键方面修改干涉仪。干涉物质波沿着离中心两个不同的距离被干涉,并且干涉仪以两个不同的角速度的叠加来准备。我们认为,如果物质波的径向和角自由度通过这个实验变得纠缠,那么,通过等效原理,引力场必须是非经典的。
2020-04-04 quant-ph
SU(2)-in-SU(1,1) Nested Interferometer for Highly Sensitive, Loss-Tolerant Quantum Metrology
我们提出了一种新的干涉仪拓扑结构的实验和理论结果,嵌套SU(2)干涉仪,例如,马赫-曾德尔或迈克耳孙干涉仪,在SU(1,1)干涉仪内,即,用参量放大器代替分束器的马赫-曾德尔干涉仪。这种SU(2)-in-SU(1,1)嵌套干涉仪(SISNI)同时实现了高信噪比(SNR)、超过标准量子极限(SQL)的灵敏度和对干涉仪外部光子损失的容限,例如,在探测器中。我们利用Rb蒸气中的四波混频参量放大和激光马赫-曾德尔SU(2)干涉仪实现了SISNI。我们观察到的路径长度的灵敏度与SNR 2.2 dB超出SQL的功率水平(因此SNR)2个数量级超出以前的损失容忍干涉仪。我们发现实验的最佳四波混频增益,并发现协议与最小的量子噪声模型的四波混频过程。研究结果提出了提高高功率干涉仪的实际灵敏度的方法,例如,引力波干涉仪,并且可以在高效检测器不可用的波长处实现高灵敏度、量子增强干涉测量。
2022-07-13 quant-ph
Quantum interferometer combining squeezing and parametric amplification
高精度干涉仪是精密计量的基础,而量子噪声限制了干涉仪的最终灵敏度。在这里,我们提出并实验证明了一个紧凑的量子干涉仪,包括两个光学参量放大器和压缩态内产生的干涉仪直接用于相位传感量子态。通过压缩散粒噪声和放大相位敏感强度,确定性地实现了超过标准量子极限的$4.86\pm 0.24$ dB的灵敏度提高,并在相同的相位敏感强度下获得了比现有干涉仪更小的最小可探测相位。这种干涉系统在各种物理量微小变化的测量中具有显著的潜在应用。
2020-05-05 quant-ph
Nonlinear Michelson interferometer for improved quantum metrology
我们研究了通过嵌入在具有克尔非线性的气体中的迈克耳孙干涉仪进行量子探测。这种非线性干涉仪由经典光脉冲照明。这种策略结合了对经典光的实际缺陷的鲁棒性和非线性过程提供的改进。关于最终的量子极限,我们强调,作为与线性方案的区别,非线性引入脉冲持续时间作为一个新的变量,随着能源发挥作用。
2015-08-11 quant-ph
Does the quantum collapse make sense? Quantum Mechanics vs Multisimultaneity in interferometer-series experiments
有人认为量子坍缩、一光子一计数和同时性的相对性这三个假设不能结合在一起:非定域关联可以依赖于分束器的参考系,但不依赖于探测器。提出了利用串联干涉仪的新实验,使测试量子力学与多重性成为可能。
1998-12-02 quant-ph
Experimental generalized quantum suppression law in Sylvester interferometers
光子干涉是光量子计算的关键量子资源,特别是所谓的玻色子采样机。在具有一定对称性的干涉仪中,真正的多光子量子干涉有效地抑制了某些事件,就像最初的洪欧曼德尔效应一样。最近,人们发现,一些经典和半经典的模型可以被排除,通过确定这样的supplies在傅里叶干涉仪。在这里,我们提出了一个抑制法律适用于随机输入实验中的多模西尔维斯特干涉仪,并验证了它的实验使用4和8模式集成干涉仪。观察到的抑制比在相同尺寸的傅立叶干涉仪中观察到的更强,并且可能与玻色子采样机和依赖玻色子干涉的其他实验的认证有关。
2017-05-24 quant-ph
Quantum Path predictability for an electronic Mach-Zehnder interferometer in presence of environment induced Decoherence and Quantum Erasing process
本文估计了电子马赫-曾德尔干涉仪的温度依赖路径可预报性。路径可预测性的增加可以直接与更强的退相干过程相关联。我们还从理论上预测,在两条路径中放置两个与系统处于相同平衡温度的探测器,会擦除路径信息的所有记忆,因此其作用就像量子橡皮擦。
2015-02-17 quant-ph
Single-photon interference over 150-km transmission using silica-based integrated-optic interferometers for quantum cryptography
我们已经证明了超过150公里的单光子干涉使用时分干涉仪的量子密码,这是由两个集成光学非对称马赫-曾德尔干涉仪,和平衡的门模式光子探测器。经过150公里的传输,观测到的条纹能见度大于80%。
2004-09-07 quant-ph
Quantum non-linear effects in colliding light beams and interferometers
考虑到光与量子真空的相互作用,在碰撞光束的电磁场的小修正进行评估,量子电动力学预测。对非常高能的光束和干涉仪中的辐射压力的可能影响(例如,引力波探测器)。它还表明,迎面碰撞产生的二次波沿圆锥方向的角度$\arccos (1/3)$。
2020-11-12 quant-ph
Quantum circuits for simulating linear interferometers
受量子工作量证明协议启发,研究人员提出基于二次量子化的数字量子线路模拟线性光学干涉仪的方法,给出资源复杂度,还推出可生成对应线路的Aquinas软件包并给出实例。
2025-09-04 quant-ph
Quantum cryptography with polarizing interferometers
Bennett,Bennard和Mermin提出的加密方案[Phys. Rev. Lett. { \bf 68},557(1992)]中的方法被重新表述为涉及两个偏振马赫-曾德尔干涉仪的版本。这种形式虽然在物理上等同于原始形式,但使其安全性明确,具有启发性,易于向非专家解释。
1998-12-14 quant-ph
Atomic Interferometer Gates Realization via Quantum Optimal Control
原子干涉仪具有两个量子幺正门,必须实现原子重力仪和原子干涉仪陀螺仪的量子传感目的。定义了一个定义两个幺正算子之间距离的最优代价函数,并在此基础上推导了一种基于脉冲的随机梯度下降算法,用于实现原子镜和原子分束器门。通过对这些门的实现采用数值优化控制,我们分别实现了反射镜门和分束器门的0.995和0.998的门保真度。在这项研究中,采用了二能级原子钟跃迁。
2021-12-26 quant-ph
Quantum dense metrology by an SU(2)-in-SU(1,1) nested interferometer
量子密集计量学(QDM)是利用量子纠缠对光场的相位调制和振幅调制等两个共轭量进行联合估计的一种技术,其精度可以同时超过标准量子极限。SU(1,1)干涉仪(SUI)可以实现具有探测丢失容限的QDM,但绝对灵敏度有限。在这里,我们提出了一个QDM计划与线性干涉仪(SU(2))嵌套在SU(1,1)干涉仪。通过使用简并SUI并控制SUI中相敏放大器的相位角,可以实现任意相位和幅度调制混合的测量精度的最佳量子增强。
2020-05-07 quant-ph
Protection of noise squeezing in a quantum interferometer with optimal resource allocation
干涉仪对于精确测量至关重要,包括引力波、激光测距、雷达和成像。相位灵敏度是一个重要的参数,利用量子态可以对相位灵敏度进行量子增强以突破标准量子极限。然而,量子态是高度脆弱的,并且随着损耗而迅速退化。我们设计并演示了一个量子干涉仪,它利用一个分束比可变的分束器来保护量子资源免受环境影响。最佳相位灵敏度可以达到系统的量子Cramér-Rao界。这种量子干涉仪可以大大降低量子测量中对量子源的要求。理论上,在66.6%的损失率下,灵敏度可以使用仅6.0 dB的压缩量子资源与电流干涉仪而不是24 dB的压缩量子资源与传统的压缩真空注入马赫-曾德尔干涉仪来打破SQL。在实验中,当使用2.0 dB压缩真空态时,通过优化第一分束比,当损耗率从0%变化到90%时,灵敏度的增强仍然保持在~1.6 dB,表明在实际应用中,量子资源在损耗存在的情况下得到了很好的保护。这种策略可以为在有损环境下的量子信息处理和量子精确测量提供一种保持量子优势的方法。
2023-02-21 quant-ph
Mathematical framework for simulation of quantum fields in complex interferometers using the two-photon formalism
我们提出了一个数学框架模拟复杂的引力波干涉仪的光场。模拟框架使用双光子形式主义的光场,包括辐射压力的影响,一个重要的补充,需要在下一代干涉仪模拟信号和噪声场与高循环功率。我们提出了一个比较的结果,从模拟与分析计算,并表明,准确的协议。
2005-02-14 quant-ph
Sensitivity of quantum-enhanced interferometers
我们考虑了各种配置的量子增强干涉仪,包括线性(SU(2))和非线性(SU(1,1))的,以及混合SU(2)/SU(1,1)计划。利用基于量子Cramer-Rao界的统一模方法,我们证明了在所有实际情况下,它们的灵敏度都受到C.Caves [Phys.Rev.D 23,1693(1981)]的开创性工作中首次出现的方程(95)或(97)的限制。
2022-12-15 quant-ph
Comment on `Observation of a quantum Cheshire Cat in a matter-wave interferometer experiment', Nature Comm. 5, 4492
它表明,一个经典的实验,使用一个普通的猫可以重现相同的结果,有人认为,量子性质的现象可以揭示,而不是通过实验,检测交叉时刻。
2014-08-02 quant-ph
Employing long fibre-optical Mach- Zehnder interferometers for quantum cryptography with orthogonal states
我们的实验表明,长距离主动稳定马赫-曾德尔光纤干涉仪可以用来可靠地实现GV 95量子密码协议,采用正交态。使用由连接Alice和Bob的1公里缠绕光纤组成的干涉仪进行原理验证实验。对相位漂移的主动稳定是用与量子信道波长复用的经典信道完成的,并且示出了意味着2.2%的QBER的高稳定可见性。
2012-06-13 quant-ph
Complete spectral characterization of biphotons by simultaneously determining its frequency sum and difference in a single quantum interferometer
提出一种结合NOON态与Hong-Ou-Mandel干涉仪的单一量子干涉仪,通过傅里叶变换同时获取双光子频率和与差信息,实现完全光谱表征,并应用于量子光谱学与计量学。
2023-05-23 quant-ph
Phase sensitivity approaching quantum Cramer-Rao bound in a modified SU(1,1) interferometer
SU(1,1)干涉仪由于采用了非线性元件,在相位灵敏度方面优于被动干涉仪。然而,SU(1,1)干涉仪不能充分利用携带相位信息的光子,因为第二非线性元件湮灭了内部的一些光子。在这里,我们专注于提高相位灵敏度,并提出了一个新的协议的基础上修改的SU(1,1)干涉仪,其中第二非线性元件被取代的分束器。我们利用两个相干态作为输入,在输出端实现平衡零差测量。我们的分析表明,我们提出的协议可以实现子拍摄噪声限制的相位灵敏度,并对光子损失和背景噪声是强大的。我们的工作对于利用SU(1,1)干涉仪进行实际的量子精密测量具有重要意义。
2020-12-08 quant-ph
Non-Hermitian interferometer: Unidirectional amplification without distortion
非厄米干涉仪可以在虚势和磁通量存在的情况下实现非对称传输。在紧束缚模型的框架下,我们提出了一个具有不等跳跃率的非厄米二聚体。这种设计的有趣的特点是波矢独立性和散射的单向性,它放大波包而不失真,吸收非相干波而不反射。吸收与系统的谱奇异性有关,并对谱奇异性的动力学行为进行了解析和数值研究。
2016-11-04 quant-ph
Broadband squeezing of quantum noise in a Michelson interferometer with Twin-Signal-Recycling
双信号回收(TSR)建立在两个光耦合腔的谐振偶极子的基础上,有效地提高了干涉仪在特定信号频率下的灵敏度。我们报道了双信号循环迈克耳孙干涉仪的首次实验实现及其压缩光注入的宽带增强。整个装置被稳定地锁定,并且证明了干涉仪散粒噪声的宽带量子噪声降低高达4dB。该系统的特点是通过测量其量子噪声谱的几个调谐的TSR腔。我们发现实验结果和数值模拟之间的良好协议。
2010-05-25 quant-ph
Quantum Enhancement of the Zero-Area Sagnac Interferometer Topology for Gravitational Wave Detection
仅在几年前,人们意识到零面积Sagnac干涉仪拓扑结构能够对机械振荡器的位置变化进行量子非破坏测量。在这里,我们的实验表明,这样的干涉仪也可以有效地增强压缩光。我们实现了高达8.2 dB的非经典灵敏度的改善,我们的干涉仪内的光损耗的限制。直接对我们的压缩光激光输出进行的测量显示压缩为12.7 dB。我们表明,挤压光增强的Sagnac干涉仪的灵敏度可以超过标准的量子限制,而不需要滤波腔所需的迈克耳孙干涉仪的信号频率的宽频谱。因此,Sagnac拓扑结构是未来引力波探测器的一个强大选择,例如爱因斯坦望远镜,其设计目前正在研究中。
2010-07-04 quant-ph
Duality in asymmetric Quantum optical Ramsey interferometers
一种形式主义最近已经得到[J.马丁内斯-利纳雷斯和D. Harmin,quantum-ph/0306057],从而允许分离对双路干涉仪中的路的总可分辨性D有贡献的路信息的不同源。在这里,我们应用的形式主义的量子光学拉姆齐干涉仪,其中两个来源,先验的可预测性的方式P和量子“质量”Q的哪一个方式检测器,源于相同的物理相互作用。我们表明,形式主义是能够分离的哪种方式的信息的两个来源。此外,它表明,Q成功地量化的量子哪路信息存储在哪路检测器,即使在D不的情况下。
2003-08-30 quant-ph
Estimation of gravitational acceleration with quantum optical interferometers
重力加速度的精确估计对各个学科都很重要。我们考虑使用量子光学进行这样的估计。考虑了马赫-曾德尔干涉仪在“光学喷泉”型装置中的应用,并将其用于定义估算引力加速度的标准量子极限。我们使用一种基于量子场论的方法,在弯曲的史瓦西度规背景下计算引力场与光信号之间的耦合。分析扩展到包括压缩真空的Mach-Zehnder安排的注射,也考虑一个积极的,双模SU(1,1)干涉仪在一个类似的安排。当探测损耗大于$8\%$时,SU(1,1)干涉仪比单模压缩输入的MZ干涉仪具有优势。该系统基于当前的技术,可用于研究量子理论和广义相对论的交叉点以及可能的应用。
2018-07-27 quant-ph
Dispersion cancellation in a quantum interferometer with independent single photons
实现正确的量子信息处理的一个关键技术是获得高可见度的独立单光子间的量子干涉。影响量子干涉的关键因素之一是当单光子通过色散介质时发生的群速度色散。我们从理论和实验上证明,如果两个独立的单光子经历相同数量的脉冲展宽,则群速度色散对双光子干涉的影响可以被抵消。这种色散抵消效应可以推广到具有多个独立单光子的多路线性干涉仪。由于多路量子干涉仪是量子通信、光子量子计算和玻色子采样应用的核心,我们的工作应该在量子信息科学中找到广泛的适用性。
2020-08-15 quant-ph
Optimum quantum resource distribution for phase measurement and quantum information tapping in a dual-beam SU(1,1) interferometer
量子纠缠是量子精密测量中的一种资源,可以将其分配给两个正交的物理量,以增强它们的联合测量灵敏度,如量子密集计量学中所证明的那样。另一方面,我们也可以把所有的量子资源只用于相位测量,以获得最佳的测量灵敏度。在这里,我们实验实现了双光束计划在SU(1,1)干涉仪的最佳相位测量灵敏度。我们证明了一个3.9 dB的改善信噪比的最佳经典方法,这是3 dB优于传统的单波束计划。此外,该方案还实现了量子纠缠场的量子光学抽头,具有SU(1,1)干涉仪在量子精密测量和量子信息中实际应用的全部优点。
2018-11-06 quant-ph
Quantum-enhanced stochastic phase estimation with SU(1,1) interferometer
量子随机相位估计在各种物理参数的精确测量中有着广泛的应用。与常值相位估计类似,随机相位估计也有一个标准的量子极限,它可以用马赫-曾德尔干涉仪和相干输入态来获得。最近的研究表明,随机标准量子极限可以被非经典资源(如压缩光)所超越。然而,在随机相位估计中实现量子增强的实用方法仍然在很大程度上未被探索。本文提出了一种利用SU(1,1)干涉仪和相干输入态估计随机光学相位的方法。作为一个例子,我们研究了Ornstein-Uhlenback随机相位。我们分析了三个关键估计问题:预测,跟踪和平滑的这种方法的性能。结果表明,在相同的光子数通量下,与马赫-曾德尔干涉仪相比,该方法的均方误差显著减小。特别地,我们证明了SU(1,1)干涉仪的方法可以实现基本量子标度和随机海森堡标度,并且超过了正则测量的精度。
2020-08-07 quant-ph
Comment on "One-state vector formalism for the evolution of a quantum state through nested Mach-Zehnder interferometers"
Bartkiewicz等人[Phys.Rev.A91,012103(2015)]提供了Danan等人[Phys.Rev.Lett.2015]进行的实验的替代分析。111,240402(2013)],其提出了关于光子通过干涉仪的过去的令人惊讶的证据。他们认为Danan等人使用的数量不是一个合适的路径证明,并提出了一个替代方案。有人认为,Bartkiewicz等人的量子和经典分析是不一致的,都是不合适的描述过去的光子在一个正常工作的干涉仪。
2015-08-30 quant-ph
Fidelity of Quantum Interferometers
对于一般干涉仪,给定测量结果$m$的相位$ϕ$的条件概率密度分布$p(ϕ|m)$通常将具有多个峰值。因此,干涉仪的相位灵敏度不能用标准偏差来充分表征,例如$Δϕ\sim 1/\sqrt{N}$(标准极限)或$Δϕ\sim 1/N$(海森堡极限)。我们提出了另一种测量相位灵敏度的方法-干涉仪的保真度-定义为相移$ϕ$ \和测量结果$m$之间的香农互信息。作为干涉仪保真度的一个应用实例,我们考虑一个通用的光学马赫-曾德尔干涉仪,用作经典场的传感器。我们发现了一个令人惊讶的结果,纠缠{ \it N 00 N}态输入导致较低的保真度比Fock态输入,对于相同的光子数。
2006-02-15 quant-ph
The complementarity relations in a multi-path interferometer with quantum memory
该研究针对带量子存储器的多路径干涉仪,以混合态为输入,建立可见度与路径可区分度的对偶关系,推导两类三重性关系,定量刻画纠缠作用,且所得互补性关系对双路径干涉仪完备。
2025-09-06 quant-ph
Quantum non-demolition measurement based on an SU(1,1)-SU(2)-concatenated atom-light hybrid interferometer
量子非破坏测量是量子信息处理和量子光学领域的重要工具。原子-光混合干涉仪由于其将原子自旋波和光波结合在一起,可以利用交流斯塔克效应测量光子数QND,因而引起了人们极大的兴趣。本文提出了一种SU(1,1)-SU(2)级联的原子-光混合干涉仪,并从理论上研究了光子数的QND测量。与传统的SU(2)干涉仪相比,该干涉仪的非线性拉曼过程(NRP)增益因子提高了平衡情况下的信噪比(SNR)。分析了QND测量高质量的条件。在存在损耗的情况下,测量质量降低。我们可以在读出阶段调整NRP的增益参数,以减少由于损失造成的影响。此外,该方案是一种多臂干涉仪,具有多参数估计的潜力,在矢量场探测、量子成像等方面有着重要的应用。
2021-12-01 quant-ph
Quantum-improved phase estimation with a displacement-assisted SU(1,1) interferometer
本文通过在SU(1,1)干涉仪中进行两次局域位移操作(LDO),即位移辅助SU(1,1)[DSU(1,1)],研究了零差探测的相位灵敏度和有无光子损失的量子费舍尔信息(QFI)。在这个DSU(1,1)干涉仪中,我们将注意力集中在引入LDO对相位灵敏度和QFI的影响程度上,即使在现实情况下。分析表明,DSU(1,1)干涉仪的相位估计性能始终优于无LDO的SU(1,1)干涉仪,尤其是在理想情况下,随着LDO强度的增加,DSU(1,1)干涉仪的相位精度逐渐接近海森堡极限。更重要的是,与后者不同,前者的鲁棒性可以通过调节和控制LDO来显著增强。我们的研究结果将打开一个有用的观点,量子改进的相位估计的光学干涉仪。
2022-10-06 quant-ph
Effect of Energy Extensivity on the Performance of Open Quantum Interferometers
本文研究了能量广泛性对开放量子干涉仪性能的影响,发现通过Kac重缩放可恢复海森堡极限灵敏度,强调了环境建模的重要性。
2025-11-27 quant-ph
Quantum interference of multimode two-photon pairs with a Michelson interferometer
利用迈克耳孙干涉仪实验观察到远低于阈值的多模光参量振荡器产生的双光子干涉现象,发现双光子干涉具有多峰结构。发现干涉仪不平衡时的关联函数明显地依赖于两干涉光束的光程差和相位,而平衡时的关联函数的形状除了高度外与光程差和相位无关。实验结果与理论预测吻合较好。
2008-06-26 quant-ph
Phase sensing beyond the standard quantum limit with a truncated SU(1,1) interferometer
SU(1,1)干涉仪取代了具有非线性相互作用的Mach-Zehnder干涉仪中的分束器,并在低光功率的应用中提供了实现高相位灵敏度的潜力。我们提出了一种新的变化,其中的第二个非线性相互作用被替换为平衡零差检测。相位敏感量子态是在Rb蒸气中通过种子四波混频产生的双模压缩态。作为工作点函数的测量表明,即使有$\approx35~\%$损耗,该器件也可以超过标准量子极限4 dB。
2016-10-21 quant-ph
Simulation of wave-particle duality in multi-path interferometers on a quantum computer
我们提出了一个架构,调查波粒二象性在$N$ -路径干涉仪的通用量子计算机涉及低至$2\log N$量子比特和开发的测量方案,允许有效地提取干扰的可见性和路径信息的量词。我们实现了我们的算法的干涉仪与$N=16$路径的原理验证实验中的一个嘈杂的中间尺度量子(NISQ)设备上使用下至$\mathcal{O}(\log N)$门,尽管不断增加的噪声始终观察干涉可见性和路径信息之间的互补行为。我们的研究结果是根据我们目前的理解波粒二象性,并允许其调查的干涉仪与未来的量子设备上的NISQ时代以外的路径呈指数增长的数量。
2020-09-09 quant-ph
Channel-loss-independent quantum-enhanced interferometer
本文提出一种与信道损耗无关的量子增强干涉仪,通过阈值探测器和成熟光源,使弱光相位差Fisher信息在任意信道损耗下保持恒定,并在长基线下获得更优角分辨率。
2025-07-15 quant-ph
A novel interferometer to beat the standard quantum limit using optical transverse modes in multimode waveguide
提出了一种利用多模波导中横模的干涉仪,该干涉仪可以超越标准量子极限。该方案利用$N$独立的经典光场和线性光学元件产生了$N$ -粒子量子纠缠态的经典模拟。类似于量子增强测量,经典模拟也可以实现$\sqrt{N}$增强,超过独立场的测量$N$时间的精度。由于只使用了经典场和线性光学元件,该方案更容易实现。
2006-05-03 quant-ph
Multiparameter cascaded quantum interferometer
提出一种多参数级联量子干涉仪,通过分束器与可调时间延迟级联构建双输入双输出装置,基于矩阵线性变换推导符合概率,为多功能量子干涉仪设计及多参数估计等应用提供通用理论框架。
2024-11-16 quant-ph
Quasi-continuous variable quantum computation with collective spins in multi-path interferometers
被困在光学谐振器内的大原子样本的集体自旋可以携带量子信息,这些信息可以以类似于连续变量量子计算的方式进行处理。它示出在这里,通过结合在多路干涉仪的谐振腔可以实现不同的样品之间的耦合,多项式哈密顿可以构造由原子与光的色散相互作用引起的重复的自旋旋转和扭曲。可以预期在量子系统的有效模拟中的应用。
2017-08-11 quant-ph
Quantum limits on phase-shift detection using multimode interferometers
分析了光学多模干涉仪的基本相移检测特性。对于给定平均能量的一般量子态,导出了完全可分辨相移的极限。在早期的工作相比,限制被发现是独立的干扰模式的数量。然而,所报道的界限与海森堡极限一致。一个简短的讨论定义明确的相对相位的概念也包括在内。
2002-04-05 quant-ph
Quantum Interferometric Sensors
量子纠缠通过提供干涉仪灵敏度的许多数量级的改进,具有革命性地改变干涉传感的整个领域的潜力。量子纠缠粒子干涉仪方法是非常普遍的,适用于许多类型的干涉仪。特别地,在没有非局域纠缠的情况下,一般的经典干涉仪具有类似于$1/\sqrt{N}$的比例的平行采样散粒噪声限制灵敏度,其中$N$是每单位时间通过干涉仪的粒子的数量。然而,如果精心准备的量子关联被设计在粒子之间,那么干涉仪的灵敏度将提高$\sqrt{N}$的因子,以达到1/N的尺度,这是海森堡不确定原理施加的限制。对于在毫瓦光功率下工作的光学干涉仪,这种量子灵敏度提升对应于信噪比的八个数量级的改善。这种效应可以转化为太空任务的巨大科学回报。例如,这种新效应的一个应用是用于深空惯性制导和广义相对论测试(重力探测器B)的光纤陀螺仪。另一项应用是地面和轨道光学干涉仪,分别用于探测重力波、激光干涉仪重力观测台和欧洲激光干涉仪空间天线。其他应用是为下一代重力恢复和气候实验(GRACE II)提出的卫星对卫星激光干涉测量(SSI)。
2005-07-15 quant-ph
Fundamental phenomena of quantum mechanics explored with neutron interferometers
对量子力学的持续迷恋不断地推动着量子光学的广泛领域的发展,包括其中子光学分支。中子光学方法,特别是中子干涉测量和偏振测量的应用在基本量子现象的实验研究中有着悠久的传统。我们给出了近年来相关的实验工作的概述。
2014-07-11 quant-ph
Eavesdropping Attack with Hong-Ou-Mandel Interferometer and Random Basis Shuffling in Quantum Key Distribution
针对量子密钥分发(QKD),提出了一种新的基于Hong-Ou-Mandel干涉仪的复杂攻击方法,并提出了一种新的基于随机基置乱的QKD协议。当发送方和接收方对极化基进行随机和独立的混洗时,新协议即使在不太弱的相干脉冲下也能克服攻击。我们估计的光子数,以保证协议的安全性。
2006-03-02 quant-ph
Quantum Fisher Information of Entangled Coherent States in a Lossy Mach-Zehnder Interferometer
本文给出了J. Joo等人[Phys. Rev. Lett.]提出的有耗马赫-曾德尔干涉仪中纠缠相干态的量子费舍尔信息的解析结果。107,083601(2011)]。我们发现,在光子损失很小的情况下,纠缠相干态可以超过海森堡极限。此外,本文所发展的方法也适用于研究多体纠缠相干态的相位敏感性。
2013-08-02 quant-ph
Quantum motion effects in an ultracold-atom Mach-Zehnder interferometer
我们研究了超冷二能级原子穿过$π/2 $ - $π$-$π/2$组态的Mach-Zehnder干涉仪中的量子运动效应。单色,入射原子波的传输振幅的递归关系,考虑到所有可能的路径:直接的通常被认为是在简单的半经典处理,但包括量子运动校正,并在其中的原子被反复反射的领域的路径,得到明确和精确的表达式。
2008-04-30 quant-ph
Mach-Zehnder interferometer with quantum beamsplitters
一维波导使得单个两级发射器能够路由单个光子的传播,以提供量子镜或量子分束器。本文提出了一种由两个量子分束器组成的全量子马赫-曾德尔干涉仪(QMZ)。我们从理论上展示了由于光子发射器失调和脉冲光谱线宽而导致的QMZ非线性如何有助于该器件相对于经典分束器场景的多功能性。我们采用量子动力学的框架来获得的光电探测概率的解析表达式,并证明,在单色制度,与转移矩阵的方法的等价性。
2019-02-26 quant-ph
Quantum Theory of All-Optical Switching in Nonlinear Sagnac Interferometers
最近,我们的小组已经展示了一种基于非线性Sagnac干涉仪设计的超快、低损耗、光纤环路开关,使用该开关,纠缠光子被证明在其纠缠保真度没有任何可测量的退化的情况下被路由[Hall { \it et al.},物理修订版信函{ \bf 106},053901(2011)]。这样的设备代表了一种使能技术,用于各种各样的网络量子应用。在本文中,我们发展了一个全面的量子理论,这种开关一般,即,那些基于非线性Sagnac干涉仪,其中量子噪声的耦合被仔细建模。将理论应用于光纤环形开关,在不使用任何拟合参数的情况下,理论与实验结果吻合较好。该理论可以作为配置这种开关的重要指导工具,用于未来的量子网络应用。
2012-05-14 quant-ph
Periodically poled thin-film lithium niobate ring Mach Zehnder coupling interferometer for efficient quantum frequency conversion
针对量子通信网络中量子存储器多工作在可见波段的需求,提出基于周期极化薄膜铌酸锂波导耦合环形马赫-曾德尔干涉仪的量子频率转换器,实现毫瓦泵浦下90%转换效率、低于0.1Hz噪声的单光子可见-电信波长转换。
2025-01-13 quant-ph
Influence of laser chirp and interferometer delay and imbalance on the performance of a time-bin BB84 quantum key distribution system
ID Quantique SA(ID Quantique 公司);Group of Applied Physics, University of Geneva(日内瓦大学应用物理组)
研究干涉仪延迟和不平衡对BB84时间-箱量子密钥分发系统性能的影响,模拟干涉可见度对系统性能的影响,并测量干涉仪可见度随相对时间延迟和强度不平衡的变化,同时分析激光啁啾的影响。
2026-07-02 quant-ph
The resurgence of the linear optics quantum interferometer --- recent advances & applications
线性光学由于其片上可编程性以及单光子生产效率和质量的提高,在量子信息处理中的应用已经复苏。由于体系结构的突破和新的处理能力,时间仓编码也变得可行。理论上的努力已经找到了新的方法来实现通用的量子计算与线性光学需要更少的资源,并证明线性光学的能力,而不需要一个通用的光学量子计算机。
2018-05-30 quant-ph
Quantum sensitivity limit of a Sagnac hybrid interferometer based on slow-light propagation in ultra-cold gases
本文介绍了新近提出的基于超慢光的光-物质波Sagnac干涉仪。92,253201(2004))进行了详细分析。特别是约束势的影响进行了研究,它表明,超慢光达到的旋转相移相当于一个物质波,当且仅当相干转移从光到原子与慢光与动量转移相关联,如果超冷气体中的环形陷阱被使用。确定了Sagnac干涉仪的量子灵敏度极限,并计算了最小可探测的旋转速率。结果表明,慢光干涉仪允许一个显着更高的信噪比,尽可能在目前的物质波陀螺仪。
2006-08-28 quant-ph
Quantum soliton generation using an interferometer
首次提出了一种实现宏观量子光孤子的方法。利用孤子在干涉仪中的传输,预言了光子数和动量同时压缩。从锁模激光器中提取出比相干孤子更接近真实量子孤子的孤子脉冲是可能的。此外,它也是一种将非孤子脉冲的光子数波动降低到散粒噪声水平以下的通用方法。可以预见,当存在自相互作用非线性时,对于其他形式的干涉玻色子场,例如相互作用的超冷原子,粒子涨落也会发生类似的减少。
1999-04-28 quant-ph