Dependence of the photon statistics of down-converted field-modes on the photon statistics of pump field-mode
利用零时延二阶关联函数研究光子统计特性，研究了参量下转换（PDC）过程产生的场模光子统计特性对泵浦场模光子统计特性的依赖关系。我们推导了多模和单模PDC过程下转换场模的零时延二阶关联函数的一般表达式。我们进一步研究了弱下转换极限下的这些表达式。我们证明了对于一个双光子双模PDC过程，其中一个泵浦光子分裂成两个光子，形成两个独立的场模，各个下转换场模的零时延二阶关联函数等于泵浦场模的两倍。此外，对于$n$ -光子$n$ -模式下转换过程，其中泵浦光子分裂成$n$光子，成为$n$单独的场模式，各个下转换场模式的零时延二阶相关函数等于泵浦场模式的零时延二阶相关函数的$2^{(n-1)}$倍。然而，与多模PDC过程相反，对于单模PDC过程，其中泵浦光子分裂成两个或更多个光子进入单模，下转换场模的零时延二阶关联函数在弱下转换极限中不与泵浦的二阶关联函数成比例。然而，我们发现它与泵浦场模式中的平均光子数成反比。
2020-06-19 quant-ph
Towards Heisenberg Limit in Magnetometry with Parametric Down Converted Photons
最近的理论和实验论文表明，如何可以实现海森堡有限的测量使用纠缠光子。在这里，我们展示了如何在非共线的下转换过程中的光子可以用于提高磁光旋转的灵敏度的四个因素，使我们对海森堡极限。我们的结果适用于任意泵浦源。我们还提出了几个推广的共线几何的早期结果。灵敏度取决于是否使用双光子或四光子符合探测。
2006-04-28 quant-ph
Direct transfer of pump amplitude to parametric down-converted photons
我们的数值和实验表明，所有的自发参量下转换（SPDC）产生的光子遵循一个横向振幅类似的泵。这种从泵浦到SPDC的幅度转移在由孔径限制的下转换光子的傅立叶图像平面中被揭示。我们还观察到一个相当大的位移的图像平面从实际的傅立叶平面，当孔径的大小逐渐增加。下转换光子的傅立叶图像的移位影响在具有参数下转换光子对的各种量子相关实验中基于空间模式的投影的质量。这一结果对下转换光子在量子成像和量子通信中的应用有一定的参考价值。
2017-05-09 physics.optics quant-ph
Entanglement and nonclassicality in four-mode Gaussian states generated via parametric down-conversion and frequency up-conversion
以真空为初始态，分析了在参量下转换和频率上转换两个同时发生的非线性过程中产生的四模高斯态的多体纠缠和非经典性.找到了产生高纠缠态的合适条件，并提出了纠缠从下转换模到上转换模的转移。整个状态集的分析表明，子散粒噪声强度之间的相关性的相等填充的下转换模式，以及相等填充的上转换模式，唯一地识别纠缠态。他们代表了一个强大的纠缠标识符，也在其他情况下，任意填充模式。
2016-09-23 quant-ph
Spectral correlation in down-converted photon pairs at telecom wavelength
基于自发参量下转换过程的光子对源通常用于长距离量子通信。提高透射范围的关键特征是设计它们的光谱特性。在两篇实验论文之后[Opt. Lett.，38，697（2013）]和[Opt. Lett.，39，1481（2014）]，我们解析地和数值地分析源的特性。它是基于$β$ -硼酸钡（BBO）晶体，在简并频率755 nm $\rightarrow$ 1550 nm + 1550 nm下切割用于II型相位匹配。我们的分析显示了一种方法，在一个光纤耦合的光子对同时与最佳亮度的光谱相关性的完全控制。
2015-09-03 quant-ph
Analysis of the time-energy entanglement of down-converted photon pairs by correlated single photon interference
下转换光子对的时间-能量纠缠特别难以表征，因为光子到达时间的直接测量受到光子探测的时间分辨率的限制。在这里，我们探讨了另一种可能性的时间相干性的双光子波函数使用单光子干涉弱相干光的特征。具体地说，该方法利用下转换产生真空和双光子态的相干叠加的事实，使得与弱相干光干涉后的光子对的符合计数率由来自下转换的双光子波函数与由弱相干参考定义的乘积波函数的叠加给出。通过观察频率相关的干涉图案，可以在单光子干涉中使用的参考脉冲的带宽内重建双光子波函数的振幅和相位。因此，相关的单光子干涉提供了下转换过程中产生的纠缠双光子波函数的直接映射。
2012-10-01 quant-ph
Quantifying the non-Gaussianity of the state of spatially correlated down-converted photons
空间关联下转换光子的态通常被视为双模高斯纠缠态。虽然直觉上这似乎是合理的，但已知当适当考虑相位匹配条件时，可以观察到这些光子的空间分布中的新结构。在这里，我们研究了近场和远场条件概率的方差是如何受到相位匹配函数的影响，我们分析了EPR准则对自发参量下转换（SPDC）的空间双光子态的非高斯性和纠缠检测的作用。然后，我们引入了一个统计测量，在近场和远场平面的联合分布的负熵的基础上，它允许量化的非高斯的这种状态。这种非高斯性的测量仅需要自相关协方差子矩阵的测量，并且将与CV量子信息处理中SPDC的空间相关性的新应用相关。
2012-04-24 quant-ph
Shaping the joint spectrum of down-converted photons through optimized custom poling
我们提出了一个方案的工程联合光谱的光子对通过自发参量下转换。我们的方法依赖于定制的准相位匹配晶体的极化配置。我们使用模拟退火找到一个优化的极化配置，它允许几乎任意成形的晶体的相位匹配功能。这直接应用于产生纯单光子-目前单光子量子光学最重要的目标之一。我们描述了一般的算法，并提供代码，用C++编写，输出一个优化的极化配置特定的实验参数。
2016-02-01 quant-ph
Quantifying entanglement of parametric down-converted states in all degrees of freedom
研究了参量下转换态中存在的纠缠量，给出了纠缠量与态的所有自由度之间的关系。我们量化的纠缠量的施密特数的状态，表示为一个纯粹的二分态通过标记的下转换的光子在偏振的正交态的帮助下的II型相位匹配。为了方便我们的计算，我们使用的维格纳函数的方法，它允许纳入完整的无限维时空自由度。考虑了一个具有合理可实现的实验条件的定量例子来证明可以实现极大的施密特数。
2020-04-14 physics.optics quant-ph
Tunable entanglement distillation of spatially correlated down-converted photons
我们报告了一种新的技术，用于纠缠蒸馏的二分连续可变状态的空间相关的光子产生的自发参量下转换过程（SPDC），其中可调非高斯操作的实施和后处理的纠缠认证实时使用单光子敏感的电子倍增CCD（EMCCD）相机。使用调制到可编程空间光调制器中的非高斯滤波器执行本地操作，并且通过使用用于主动记录双光子的概率分布的EMCCD相机，可以精细控制蒸馏状态的施密特数。我们发现，即使是简单的非高斯滤波器可以微调到约67%的净增益的初始纠缠在SPDC过程中产生的。
2018-05-17 quant-ph
On the Purity and Indistinguishability of Down-Converted Photons
自发参量下转换产生的光子是量子信息科学中最有用的资源之一。它们的两个最重要的特性是纯度和不可吸收性，这决定了它们作为资源的有用性。我们展示了如何通过使用单对源的Hong，Ou和Mandel（HOM）类型的干扰来访问这些特性。我们还提供了简单直观的分析公式，以提取其值从深度的干涉图案。通过与实验结果和数值模拟的比较，证明了这些表达式的有效性。这些结果为设计SPDC源和表征它们发射的量子态提供了必要的工具，这将在发展复杂的量子光子实验中发挥越来越重要的作用。
2012-11-01 quant-ph
Two photon absorption and coherent control with broadband down-converted light
我们实验证明了宽带下转换光（压缩真空）的双光子吸收（TPA）。虽然不相干并且表现出热噪声的统计，但是宽带下转换光可以诱导具有与飞秒脉冲相同的尖锐时间行为的TPA，同时表现出窄带泵浦激光器的高光谱分辨率。使用脉冲整形方法，我们在铷中相干控制TPA，展示了比光本身的实际带宽和持续时间低3-5个数量级的光谱和时间分辨率。这些特性可以在各种应用中得到利用，例如扩频光通信、断层扫描和非线性显微镜。
2004-01-15 physics.atom-ph 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
Image and Coherence Transfer in the Stimulated Down-conversion Process
导出了受激下转换过程中产生的光强横向分布。使用量子力学处理。我们表明，泵浦激光器的角谱可以转移到受激下转换光束，使图像也可以从泵浦下转换光束。我们还表明，转移可以发生从刺激光束的下转换。最后，我们研究了通过任意形状的屏幕的衍射过程。对于双缝的特殊情况，干涉图样是明确获得。自发发射光的可见度符合非相干光的vanCittert-Zernike定理，而受激发射光的可见度是1。整体可见性与以前的实验结果一致。
2000-10-06 quant-ph
The conservation of orbital angular momentum and the two-photon detection amplitude in spontaneous parametric down-conversion
考虑角动量守恒和不守恒两种情况，研究了当引入轨道角动量物理量时，自发参量下转换光束的双光子探测幅度.理论计算与实验观测结果一致，表明下转换光束的双光子探测振幅的空间结构携带着关于自发参量下转换中轨道角动量守恒或不守恒的重要信息。
2007-03-21 quant-ph
Quantum diffraction and interference of spatially correlated photon pairs generated by spontaneous parametric down-conversion
我们演示了单光子和双光子衍射和干涉实验，利用参数下转换光子对（双光子）和透射光栅。在双光子探测中，双光子表现出的衍射干涉图案相当于与组成光子波长的一半相关的有效单个粒子的衍射干涉图案。然而，在单光子探测的情况下，没有观察到衍射干涉图案。我们发现，这些现象起源于下转换光子之间的空间量子关联。
2002-10-21 quant-ph
Space-time coupling in the up-conversion of broadband down-converted light
研究了宽带光参量下转换（PDC）的上转换过程，重点研究了和频辐射的时空光谱特性。我们表明，非相干分量的SFG频谱的特点是由一个歪斜的雪茄形状的几何形状在时空中由于空间走离和群速度之间的基本和所产生的SFG字段的不匹配的补偿。的光学系统的理论建模和实验测量的结果都示出。
2013-08-11 physics.optics quant-ph
Directional emission of down-converted photons from a dielectric nano-resonator
关联光子对的产生是当代量子光学的重要课题之一。在这里，我们从理论上描述了在自发参量下转换过程中的光子对的产生在一个共振的球形纳米粒子的介电材料与散装$χ^{(2)}$非线性。我们选择的纳米粒子的尺寸，满足米氏理论所描述的共振本征模的条件。我们发现，高度定向的光子对产生可以观察到利用非线性Kerker型效应，这种制度提供了有用的偏振相关性。
2020-11-16 physics.optics quant-ph
Transfer of temporal coherence in parametric down-conversion
结果表明，在参量下转换中，时间部分相干泵浦光场的相干特性完全转移到了下转换纠缠双光子场。在假设下转换的信号-空闲光子的频率带宽远大于泵浦的频率带宽的情况下，我们推导出了无限快和时间平均探测方案下下转换场的时间相干函数。我们表明，在每一个计划的相干函数分解成两个单独的相干函数，其中一个携带的泵场的整个统计信息。在泵浦是高斯谢尔模型场的情况下，我们推导出相干函数的显式表达式。最后，我们证明了时间-能量纠缠的两量子比特态的并发性受泵浦场的时间相干程度的限制。这项研究对于理解泵浦场的相关性如何表现为两粒子纠缠以及利用能量-时间纠缠进行长距离量子通信协议具有重要意义。
2017-07-20 quant-ph
Pump depletion in parametric down-conversion with low pump energies
我们报道了高增益参量下转换的有效产生，包括泵浦耗尽，泵浦功率低至100 $μ$ W（能量$0.1$ ~ $μ$ J/脉冲）和转换效率高达33%。在我们的简单配置中，泵浦光束被紧紧地聚焦到放置在自由空间中的块状周期性极化的锂酸盐晶体中。我们还观察到的泵浦和下转换光束的光子数统计的变化，作为泵浦功率的增加，以达到耗尽泵浦制度。实验结果清楚地表明了高效参量下转换光源中泵浦光和下转换光之间的相互作用。
2020-04-20 quant-ph
Cartesian and polar Schmidt bases for down-converted photons
在直角坐标系和极坐标系下，推导了自发参量下转换（SPDC）双光子施密特模的解析表达式。我们表明，这些对应于厄米-高斯（HG）或拉盖尔-高斯（LG）模式只有一个特定的值，他们的宽度，我们展示了这样的值如何依赖于实验参数。施密特模式，我们明确推导出允许一个建立一个优化的投影基础，最大限度地提高了从联合测量获得的互信息。利用LG模式这样做的可能性使得可以利用轨道角动量本征模的特性。我们利用雷尼熵作为施密特数K的函数导出了一个一般的熵纠缠度量，然后得到了冯诺伊曼熵S。利用S和K之间的关系，我们表明，对于高度纠缠态，非理想的测量基不会降低共享位的数量在很大程度上。更具体地说，给定一个非理想的测量，它对应于模式总数的一部分的损失，我们可以量化的实验参数需要产生一个纠缠的SPDC状态具有足够高的维度，以保留任何给定的份额共享位。
2012-08-01 quant-ph
Maximizing Purity and Heralding Efficiency of Type-I Down-Converted Photons Using Beam Focal Parameters
本文通过理论证明非共线I型自发参量下转换可利用光束聚焦参数同时实现约0.97的高预告效率和高光谱纯度，无需特殊晶体色散，为量子信息应用提供了简单通用的高质量光子源方案。
2024-10-18 quant-ph
Polarization effects in the nonlinear interference of down-converted photons
研究了频率非简并自发参量下转换光子非线性干涉中的偏振效应。在可见光和红外（IR）范围内产生的信号光子和闲频光子在非线性迈克耳孙干涉仪的不同臂中分裂。信号光子的干涉图案被检测到，它被证明是依赖于闲频光子的偏振旋转，由双折射样品引入。基于这一概念，我们实现了两种新的方法，用于测量样品延迟在红外范围内，通过使用成熟的和廉价的组件为可见光。该方法的准确度符合现行行业标准。红外旋光技术的发展是相关的材料研究，光学检测和质量控制。
2018-10-30 physics.optics quant-ph
Spatial distribution of Spontaneous Parametric Down-Converted Photons for higher order Optical Vortices
利用非线性晶体中的自发参量下转换（SPDC）产生纠缠光子源（SEP），研究了不同模式光（包括高阶涡旋）下转换产生的纠缠光子对的空间分布。我们观察到，对于高斯泵浦，SPDC环的厚度与泵浦光的半径成线性关系。然而，在携带涡旋的光束的情况下，对于临界半径以上的光束形成两个同心的SPDC环。随着涡旋光束阶数的增加，SPDC环的半高宽（FWHM）也随之增加。我们的数值计算结果支持了涡旋的临界束宽以及所观察到的SPDC环的半高宽的存在。
2014-04-07 physics.optics quant-ph
Quantum sum-frequency interference using up-converted photon pairs
我们展示了一种混合的方法来产生的光子对的短波长与高亮度，通过结合参量下转换（SPDC）和上转换技术。通过SPDC产生波长为1550 nm的光子对，并在775 nm的泵浦下通过上转换到516.7 nm。上转换光子对的量子和频干涉条纹周期为258.3 nm，比原始波长缩短了6倍，表明光子对的能量-时间相关性得以保持。该技术同时提供了超过经典极限的短条纹周期和高亮度的光子对。
2021-08-10 quant-ph
Quantum non-Gaussianity of frequency up-converted single photons
光的非经典态是当今量子通信和计量协议中的重要资源。非经典态的量子上转换是克服量子信息网络中不同子系统之间频率差异的一种很有前途的方法。在这里，我们提出了在1550 nm处通过腔增强的自发参量下转换（SPDC）和随后的上转换到532 nm的预示窄带单光子的产生。量子非高斯性（QNG）是量子信息科学中的一个重要特性，首次在频率上转换态中得到了实验验证。
2016-05-12 quant-ph
Direct detection of down-converted photons spontaneously produced at a single Josephson junction
本研究在边界 sine-Gordon 杂质模型的超导量子模拟器中，利用宽带参量放大器直接探测到单个约瑟夫森结中由强非线性触发的自发光子下转换现象，明确观测到三光子发射，为多体量子光学和超强光物质耦合提供了直接证据。
2024-05-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modal, Spectral, and Polarization Entanglement in Guided-Wave Parametric Down-Conversion
我们研究的模式，光谱和偏振纠缠的光子对产生的非线性，周期性极化，双模波导（1-D平面或2-D圆形）通过非简并自发参量下转换的属性。任何可能的自由度--模式数、频率或偏振--都可以用来区分下转换的光子，而其他的则作为纠缠的属性。根据下转换光子的模数来区分它们，使我们能够有效地产生窄带或宽带的光谱或偏振纠缠。另一方面，当产生的光子在0型过程中的频率区分，模式纠缠原来是一个有效的替代偏振纠缠。此外，第二类下转换中的模式纠缠可以用来产生频率和偏振的双重纠缠态。
2010-07-19 quant-ph
A local realist theory of parametric down conversion
在一系列的文章中，我们已经证明了所有的参数下转换过程，无论是I型还是II型，都可以用正的维格纳密度来描述。这些结果，加上我们对光探测器如何减去零点辐射的描述，表明了所有这些过程的完全局域实在论理论的可能性。在本文中，我们将展示如何下转换的字段可以被描述为延迟字段，由非线性晶体内的电流产生，从而实现这样的理论。它的大部分预言与标准的非定域理论相吻合。然而，下变频信号的强度并不完全对应于非局域理论的光子对。例如，在蓝-红下转换中，我们会发现每一个蓝色光子对应1.03个红色光子。该理论还预言了一种新的现象，即真空的参量上转换。
1997-12-02 quant-ph
Optical parametric oscillation under injection of orbital angular momentum
本文提出了一个轨道角动量注入下光学参量振荡器空间模式动力学的理论模型。这个过程，然后解释一个有趣的图片的基础上庞加莱表示的一阶空间模式。下转换场的空间性质可以很容易地从它们在这种几何表示中的对称性来理解。通过考虑注入信号的绝热模转换，我们还预测了下转换光束中几何相位共轭的发生。提出了一种测量这种效应的实验装置。
2006-08-11 quant-ph
Broadband Spectrally Correlated Light - Properties, Sources and Applications (Ph.D Thesis)
在经典和量子力学框架下对宽带下转换光的相干特性进行了理论和实验研究。宽带下转换光虽然是单光子非相干噪声，但具有独特的双光子相干性。因此，为了执行双光子过程，经下转换的光在一些方面等效于相干超短脉冲，而在其它方面等效于相干CW激光辐射。这种等效性是在理论上建立和实验证明，在经典的，高功率政权。利用多光子相干性的两个应用程序，然后详细描述，一个用于光扩频通信和其他子衍射极限光刻。本研究的一个关键部分是设计和实现一个高效的源，产生高功率的宽带下变频腔。腔中的宽带振荡由非常类似于超短脉冲激光源的被动锁模的机制来确保，我们称之为成对锁模，从而将超短脉冲的等效性也扩展到光产生源。最后，通过在纠缠光子对的低功率水平上进行双光子过程（和频产生），对宽带下转换的量子力学性质进行了实验研究。光的非经典性质由非线性过程的线性强度依赖性表示。时间整形与飞秒分辨率的纠缠光子对证明使用这种非线性相互作用。
2005-12-16 quant-ph
Coherence and Entanglement Preservation of Frequency-Converted Heralded Single Photons
我们报道了近红外光子从854nm波长到1310nm的电信O波段的量子频率转换，总转换效率为8%。在854nm处的纠缠光子对通过II型自发参量下转换产生。在非线性脊形波导中，一个光子与强泵浦光场混合，将其转换为1310nm。我们证明了在转换过程中光子的一阶和二阶相干性的保存。在此基础上推导了双光子态的相干函数，并与实际测量的相干函数进行了比较。这种测量表明了对的时间-能量纠缠的保持。88%的可见度违反了贝尔不等式。
2017-03-08 quant-ph
Non-classical two-photon interference between independent telecom light pulses converted by difference-frequency generation
实验研究了可见光波长转换后两光子间的HOM干涉。在实验中，我们利用自发参量下转换制备了一个预示的单光子，另一个光子来自780 nm的弱激光源。我们通过在极化的锂离子电池中使用差频产生将两个光子的波长转换为1522 nm的电信波长，然后观察光子之间的HOM干涉。观测到的可见度是$0.76\pm 0.12$，它清楚地显示了两个光子的非经典干涉。高可见光干涉是实现可见光光子发射源产生的光子的光纤量子通信的重要一步。
2013-04-01 quant-ph
Maximizing the Validity of the Gaussian Approximation for the biphoton State from Parametric Downconversion
自发参量下转换（SPDC）在基于光子纠缠的量子应用中有着广泛的应用。光子对产生的效率通常通过$sinc(LΔk/2)$函数来表征，其中$L$是非线性介质的长度，而$Δk$是泵浦场和下转换场之间的相位失配。在理论研究中，相位失配的\textit{sinc}行为经常被近似为高斯函数$\exp{(-αx^2)}$，以便导出SPDC过程的解析表达式。在文献中已经为优化因子$α$选择了不同的值，例如通过比较\textit{sinc}和高斯函数的宽度或下转换光子的动量。因此，不同的$α$值为相同的设置提供了不同的理论预测。因此，有必要对该参数进行知情和独特的选择。在这项工作中，我们提出了一个选择的$α$，最大限度地提高了高斯近似的有效性。此外，我们还讨论了所谓的\textit{super} -高斯和\textit{cosine} -高斯近似作为实际的替代品，提高了预测能力的实验。
2022-12-19 quant-ph
Two-photon Hong-Ou-Mandel interference and quantum entanglement between the frequency-converted idler photon and the signal photon
本文从理论上分析了频率上转换对纠缠光子对二阶量子关联的影响，证明在一般条件下关联可被保留，并研究了转换后闲频光子与信号光子的Hong-Ou-Mandel干涉，发现干涉可见度随频率转换幅度和光子频率间隔变化。
2023-03-22 quant-ph
HIgh-Noon States with High Flux of Photons Using coherent Beam Stimulated Non-Collinear Parametric Down Conversion
我们展示了如何在光学干涉仪内以高计数率达到高保真NOON状态。最近的研究表明，通过在分束器处混合压缩光和相干光，可以产生保真度高达94%的任意N的NOON态。(Afek I.等人Science 328，879（2010））。该方案基于“量子”下转换光和“经典”相干光之间的高阶干涉。然而，这需要优化经典光与量子光的振幅比，从而限制干涉超分辨率信号的总计数率。我们建议使用相干光束激励的非共线下转换光作为输入的干涉仪。我们的方案是基于激发非共线参量下转换的双模相干光。在产生NOON态时，我们有更好的选择振幅比的灵活性。这使得超分辨率强度超过先前方案许多数量级。因此，我们希望通过使用明亮的光源来提高量子干涉测量中任意N倍超分辨率的大小。我们给出了N=4和5时的一些结果。
2019-12-11 quant-ph
Observation of Image Transfer and Phase Conjugation in Stimulated Down-Conversion
实验上观察到了受激参量下转换过程中的角谱转移和图像形成。图像和干涉图案可以从泵浦或辅助激光束转移到受激下变频激光束。受激场作为辅助激光的复共轭传播。相位共轭通过强度图案测量观察到。
2001-04-12 quant-ph
Tailoring the down conversion emission profile via direct imaging with a camera
分析了临界相位匹配非线性晶体下转换光子的发射轮廓。这是通过CMOS相机对下转换光子的直接成像来完成的。直接观察了共线和非共线几何结构下非线性晶体厚度对下转换光子对速率的影响，实验结果表明光子对速率随晶体厚度线性增加。然而，收集到单模光纤的光子对的速率与晶体长度成二次方关系，这是因为非线性晶体内的光路和泵浦模式周围的出射角中的圆柱不对称性。使用相机对下转换发射轮廓进行实时和直接成像显著简化了相位匹配对准和收集纠缠光子。
2020-05-11 physics.app-ph quant-ph
Decoherence in a double-slit quantum eraser
我们研究并实验实现了一种具有可控退相干机制的双缝量子擦除器。在最大纠缠偏振态中制备了一个在自发参量下转换过程中产生的双光子态。双折射双缝被其中一个下转换光子照射，并且它充当单光子双量子比特控制的非门，其将偏振与这些光子的横向动量耦合。另一个光子作为路径标记，通过马赫-曾德尔干涉仪发送。当干涉仪部分不平衡时，它表现为下转换光子的偏振态的退相干的受控源。我们显示了从波的过渡到粒子的行为的信号光子穿过双缝作为一个函数的退相干参数，这取决于在干涉仪的长度路径差。
2010-03-22 quant-ph
Multi-qubit production in spontaneous parametric down conversion
我们提出了一种新颖而简单的方法，通过自发参量下转换产生多个纠缠光子对。我们已经开发了高斯掩模细分泵浦光束通过非线性介质之前。通过这种方式，我们能够观察到同时分离的具有空间重叠的下转换发射锥。我们采用的技术可以用来大大增加纠缠光子系统的自发参量下转换产生的维数，提供更大的可扩展性，光学量子计算比以前探索。
2021-05-11 quant-ph
Towards single-cycle squeezing in chirped quasi-phase-matched optical parametric down-conversion
提出了一种在啁啾准相位匹配非线性晶体中通过参量下转换产生单周期压缩光的方法。我们找到了一个精确的量子解，这个过程有效的任意参数增益，并发现一个超宽带压缩的下转换光与平坦的压缩频谱，包括完整的光学倍频程。我们描述了一个方案，观察这种压缩使用二次谐波产生的超快相关器。
2013-05-06 quant-ph
Dispersion-based control of modal characteristics for parametric down-conversion in a multimode waveguide
我们报道了在周期性极化的磷酸钛氧钾（KTiOPO4）非线性波导中通过II型自发参量下转换产生基本空间模式的近红外光子对，该波导支持多个横模。这在实验上证明了一种通用的方案，用于控制所产生的非经典光的空间特性的基础上开发的模间色散。下转换光子的特征在于在预示的制度中的光束品质因数的测量。
2012-01-23 quant-ph
Is orbital angular momentum always conserved in spontaneous parametric down-conversion?
在第二类自发参量下转换的非线性光学过程中，我们提出了一个实验，实验表明下转换光束的双光子探测幅度一般不能再现携带非零轨道角动量的泵浦光束的横向轮廓。我们解释了这一观察的轨道角动量是不守恒的II型非线性过程中由于破缺的旋转对称的哈密顿量。
2007-04-20 quant-ph
Generation of correlated photons in controlled spatial modes by down-conversion in nonlinear waveguides
本文报道了在准相位匹配KTiOPO_4非线性波导中自发参量下转换产生的相关光子对的观测结果。在830 nm波长区域观察到的符合率与单光子计数率的最高比率超过18%。这使得非线性波导成为用于计量和量子信息处理应用的有希望的相关光子源。我们还讨论了控制多模波导结构中产生的下转换光子的空间特性的可能性。
2001-03-07 quant-ph
Transverse coherence of photon pairs generated in spontaneous parametric down-conversion
利用iCCD相机对自发参量下转换产生的下转换光束的相干特性进行了详细的研究。实验结果进行了比较，从一个理论模型开发的高斯横向轮廓的脉冲泵浦。结果允许使用泵浦场和晶体参数来定制信号光子和闲频光子的相关区域的形状。作为一个例子，实验研究了由双峰泵浦场谱引起的关联区分裂。
2010-03-05 quant-ph
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
Selecting the pre-detection characteristics for effective fiber coupling of entangled photon sources
光子模式在表征光的量子源中具有重要作用。光纤中自发参量下转换（SPDC）过程中获得的各种光子模式的适当耦合是产生有效纠缠光子源的必要条件。影响SPDC中双光子模式耦合的两个主要预探测因素是泵浦光聚焦参数和晶体厚度。本文给出了抽运聚焦对BBO晶体条件下转换光子模影响的数值计算和实验结果。实验验证了双光子耦合效率随泵浦光聚焦参数的变化而渐近下降。我们将这种行为归因于（a）下转换光子的空间分布与泵浦光束聚焦参数的不对称性和（b）由于泵浦光束的聚焦而引入的双光子模式的椭圆率。我们还显示实验的椭圆率，以及量化的不对称性与泵浦聚焦参数。这些结果可能是有用的，在选择最佳的条件下转换过程中产生的纠缠光子的量子信息应用的有效来源。
2016-03-02 quant-ph
Quantum interface between frequency-uncorrelated down-converted entanglement and atomic-ensemble quantum memory
光子纠缠源和量子存储器是线性光量子计算和长距离量子通信的两个基本组成部分。在过去的几十年里，人们对量子纠缠进行了深入的研究，并取得了显著的进展，特别是基于自发参量下转换（SPDC）纠缠源和原子系综的研究。目前，可扩展的量子信息处理（QIP）的一个重要任务是有效地将从SPDC源产生的纠缠写入原子量子存储器和从原子量子存储器读取纠缠。在这里，我们报告的第一个实验实现的量子接口，通过建立一个5 MHz的频率不相关的SPDC源和可逆地映射所产生的纠缠光子进出一个远程光学厚冷原子存储器使用电磁诱导的透明度。通过合适的泵浦脉冲，纠缠光子之间的频率相关性几乎完全消除。存储的触发单光子与任意偏振示出达到92%的平均保真度为200 ns的存储时间。此外，制备了偏振纠缠光子对，其中一个光子存储在原子存储器中，而另一个光子保持飞行。CHSH贝尔不等式的测量和违反是清楚地观察到的存储时间高达1微秒。这表明缠结被储存并在储存期间存活。我们的工作为实现可扩展的全光QIP奠定了基础，从而在量子信息科学领域取得了实质性进展。
2010-04-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Transverse spatial and frequency properties of two-photon states generated by spontaneous parametric down-conversion
我们提出了一个详细的帐户由SPDC产生的双光子状态在两种类型I和II的相位匹配，包括非线性介质的各向异性和频率扩展的下转换字段的影响。精确以及简化的表达式推导出的第一型和第二型相位匹配的背景下，傅里叶光学。主要结果与文献中的实验数据进行了比较，在所有情况下显示出良好的一致性。
2008-06-27 quant-ph
Low-noise quantum frequency conversion with cavity enhancement of converted mode
本文提出仅增强转换模式的集成腔结构量子频率转换器件，在780 nm到1540 nm单光子下转换实验中，配合宽带通滤波器实现了与外部窄带滤波相当的信噪比并保持非经典统计。
2024-09-09 quant-ph
One-Photon and Two-Photon Double-Slit Interferences in Spontaneous and Stimulated Parametric Down-Conversions
我们从理论上讨论了自发和受激参量下转换的单光子和双光子双缝干涉。我们发现，在一般的自发参量下转换（SPDC）中，I型和II型晶体都可以存在双光子亚波长干涉。我们提出了一种观察亚波长干涉的替代方法，通过联合强度测量，这只发生在I型晶体在较高的SPDC增益。当一束信号光入射到晶体中时，两束受激下转换光可以产生两个干涉图样，不存在亚波长干涉效应。
2004-01-20 quant-ph
Harmonic entanglement in a degenerate parametric down conversion
采用线性化方法研究了双模真空库中简并参量下转换过程产生的双模辐射的谐波纠缠和压缩。结果表明，在简谐相关的基模和二次谐波模之间存在正交纠缠，叠加辐射表现出明显的双模压缩。即使在不存在双模压缩的情况下，纠缠仍然存在，因为导致这两种现象的关联是本质上不同的。此外，外相干光下转换越多，双模辐射的纠缠和平均光子数就越强，这与压缩的情况不同。
2007-07-25 quant-ph
Two photon amplitude of partially coherent partially entangled electromagnetic fields
开发有效的纯态和混合态制备方案是一项具有挑战性的任务。量子信息应用的大多数理论都是针对完全相干或完全非相干光而发展的。然而，在许多感兴趣的情况下，部分相干光已被证明是一个更强大的辐射模型。本文研究了部分相干泵浦下转换光场的双光子振幅函数的理论基础。利用广义Siegert关系和互谱密度矩阵的相干模表示，对部分相干光束的双光子振幅进行了全面的表征。现代相干理论中的一些相关性质被证明在参数下转换下保持不变。基于广义Siegert关系和Cauchy-Schwarz不等式，提出了一种双光子振幅纠缠度的度量。这个措施的上限被发现在\emph{golden ratio}的最大纠缠态。对于下转换部分相干光场，存在从超泊松统计到亚泊松统计的过渡区，导出了两个关于双光子振幅的不等式。
2015-07-30 quant-ph
Exploring entanglement in open cavity parametric oscillators: from triply to doubly resonant cavities
我们使用一个通用的模型来评估多体纠缠和光学参量振荡器中的非经典光产生，探讨双谐振腔和三谐振腔配置之间的差异。我们证明了在这两种情况下抽运模与转换场的纠缠，以及使用参数下变频和四波混频过程作为腔内放大技术的振荡器的根本差异。强相关性涉及边带的泵和转换字段给出了一个丰富的动态的多体纠缠的签名。
2020-04-15 quant-ph
