Interferometry and higher-dimensional phase measurements using directionally unbiased linear optics
Grover多端口是分束器的更高维度的概括，其中输入到四个端口中的任何一个端口的输入在相同的四个端口中的任何一个端口（包括输入端口）离开的概率相等。在本文中，我们证明了从这样的多端口的干涉仪具有新颖的功能。例如，当与双光子输入和符合测量相结合时，表明这种干涉仪具有超出基于标准分束器的干涉仪的能力，例如在Hong-Ou-Mandel（HOM）和反HOM行为之间容易控制的插值。此外，它表明，格罗弗为基础的模拟马赫-曾德尔干涉仪可以同时进行三个单独的相位测量。通过将两个多端口之间的传输线布置在不同的平面中，同一干涉仪充当更高维的Sagnac干涉仪，允许使用单个设备测量围绕三个不同轴的旋转速率。
2022-09-20 quant-ph
Nonclassical states that generate zero entanglement with a beam splitter
分束器通常用于产生纠缠。它们的纠缠特性已经被广泛研究，输入态的非经典性是输出纠缠的先决条件。在这里，我们量化的纠缠量产生的弱反射分束器，并寻找非经典状态，不纠缠的一般分束器。我们发现，输入高度非经典的非偏振态的压缩和位移到分束器上的组合仍然可以产生可分离的输出状态。这一结果对于理解分束器产生模式纠缠是至关重要的。
2020-10-02 physics.optics quant-ph
A perfect X-ray beam splitter and its applications to time-domain interferometry and quantum optics exploiting free-electron lasers
X射线自由电子激光（FEL）能产生超亮的X射线脉冲，但不能产生时域干涉测量和量子态控制所需的相位相干脉冲序列。对于传统的分裂和延迟方案，以产生这样的序列的挑战源于极端的稳定性要求时，分裂埃波长光束，其中最微小的路径长度差异引入相位抖动。我们描述了一种自由电子激光模式的基础上选择性的电子束团退化和横向光束整形的加速器，结合自种子光子发射计划。在光子产生之前，我们在加速器中分裂电子束，而不是在自由电子激光产生光子脉冲之后分裂光子脉冲，以获得具有亚飞秒持续时间的锁相X射线脉冲。时域干涉测量成为可能，使伴随计划的经典和量子光学实验与X射线。该计划导致了新的科学利益的尖端自由电子激光与阿秒和/或高重复率的能力，从傅里叶变换红外光谱的X射线模拟无损伤测量。
2022-01-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.acc-ph
Matter-wave interferometry in a double well on an atom chip
物质波干涉实验使我们能够在最基本的量子水平上研究物质，并为惯性和引力场传感等应用提供高精度传感器的基础。这两个目标的成功都需要开发出既能操纵物质波又能保持其相干性和相位的原子光学元件。在这里，我们提出了一个集成的干涉仪的基础上，一个简单的，相干的物质波分束器上构建的原子芯片。通过使用射频诱导的绝热双阱势，我们证明了分裂的玻色-爱因斯坦凝聚体成两个云分离的距离从3到80微米，使隧道和隔离制度。此外，通过分析由两个云的超冷原子起源于一个单一的凝聚相结合所形成的干涉图案，我们测量的确定性相演变整个分裂过程。我们表明，我们可以控制两个完全分离的样品之间的相对相位，我们的分束器是相位保持的。
2005-09-26 quant-ph
Non-Abelian anyonic interferometry with a multi-photon spin lattice simulator
最近，一对实验演示了在单光子自旋网络中模拟阿贝尔任意子。实验基于Kitaev的阿贝尔离散规范理论自旋晶格模型。在这里，我们描述了如何使用线性光学和单光子来模拟非阿贝尔任意子。该方案利用联合量子比特编码的自旋和所需的资源是三对参数下转换的光子和14个分束器。
2009-07-09 quant-ph
Interferometry with Two Pairs of Spin Correlated Photons
我们提出了一个新的实验，采用两个独立的源的自旋相关光子对。来自不同非偏振源的两个光子各自通过偏振器到达探测器。虽然它们的轨迹从来没有混合或交叉，但当另外两个光子在分束器上干涉时，即使后两个光子根本不通过任何偏振器，它们也会表现出类似四阶干涉的相关性。一个波包计算表明，实验允许一个非常歧视性的测试隐变量理论。
2010-08-04 quant-ph
An Efficient Two-Port Electron Beam Splitter via Quantum Interaction-Free Measurement
半透明镜是光学器件中的标准元件，用于分离光束或创建同一图像的两个版本。这种反射镜在电子光学中不存在，尽管它们在现有技术中可能是有益的，例如电子干涉测量和全息术，并且能够实现新的电子成像和光谱技术。提出了一种基于量子无相互作用测量（IFM）概念的电子分束器设计。该设计结合了电子谐振腔和弱相位光栅。快速开关门允许电子进入和退出谐振器。当在谐振腔中时，相位光栅在每次通过时将强度从直接光束转移到弱衍射光束中的一个。为了使分束器成为有效的双端口分束器，所有其他衍射光束中的强度被孔径阻挡。IFM原理使该孔径的总强度损失最小化。我们用散射矩阵法分析了分束器的性能，包括相位光栅中非弹性散射的影响。这种设计不仅可以推广到电子的分束器，还可以推广到光子、中子、原子和其他量子力学系统的分束器。
2018-08-14 quant-ph
A modulated mirror for atomic interferometry
从理论上研究了一种利用原子对倏逝光波反射的新型原子分束器。光的强度或频率被调制，以便在反射的德布罗意波上产生边带。各种边带的权重和相位的计算使用三种不同的方法：玻恩近似，半经典路径积分方法，和时间相关的薛定谔方程的数值解。我们将展示如何使用这种调制镜来构建实用的原子干涉仪。
2004-08-25 quant-ph
Quantum interferometry with three-dimensional geometry
相对于经典方法，量子干涉测量使用量子资源来改进相位估计。本文提出并理论研究了一种基于三维波导器件的量子干涉方案。这些可以通过飞秒激光波导写入来实现，最近被用于量子应用。特别是，多臂干涉仪包括“tritter”和“quarter”作为基本元件，分别对应于分束器到3端口和4端口分束器的概括。通过在这种干涉仪的输入端口中注入Fock态，可以预期具有非经典振子特征的条纹图案。这使得能够在相位估计中优于用经典场获得的量子费舍尔信息。我们还讨论了实现多个光学相位的同时估计的可能性。这种方法有望为在集成光子学中进行的量子增强传感和计量开辟新的前景。
2013-01-08 physics.optics quant-ph
Coherent edge mixing and interferometry in quantum Hall bilayers
讨论了在量子霍尔双层膜中实现电子波的分束器。我们的架构利用层间隧道混合属于不同层的边缘状态。我们讨论的基本工作原理，建议的相干边缘混频器，可能的干涉实现现有的半导体异质结技术的基础上，相对于规范的量子霍尔干涉仪量子点接触的优势。
2012-12-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single photons in an imperfect array of beam-splitters: Interplay between percolation, backscattering and transient localization
光网络中的光子可用于多路干涉测量和各种量子信息处理和通信协议。然而，大型网络通常不会没有缺陷，这些缺陷可以在晶格位置之间随机出现，并且由生产故障或故意引入引起。在这项工作中，我们提出了一个单一的光子注入到一个规则的晶格分束组件的缺陷，导致完美的向后反射的行为的数值模拟。我们发现，光子的动力学是迅速主导的后向散射过程，和一小部分的反射器的光束分裂阵列的路径强烈影响的光子的渗透概率。我们仔细研究这样的系统，并显示出一个有趣的相互作用的概率之间的渗透，后向散射和临时本地化。我们还讨论了这些概率的晶格尺寸，时间尺度，注入点，分数的反射和边界条件的敏感性。
2014-04-01 quant-ph
Beyond coincidence: using all the data in Hong-Ou-Mandel interferometry
Hong-Ou-Mandel效应提供了一种通过测量在分束器处干涉的两个光子的聚束率来确定光子对的可分辨性的机制。特别感兴趣的是时间上的可重复性，其可用于探测时间延迟。光子探测器本身提供了一些时间信息，然而，虽然这种分辨率可能使干涉测量技术相形见绌，但典型的分析将干扰减少到二元事件，忽略了探测器中的时间信息。通过模拟探测器的数量和时间分辨率，我们证明了更大的精度比重合率或时间数据单独提供。此外，额外的信息可以允许同时估计时间延迟以及校准参数，从而打开免校准协议的可能性并接近量子Cramér-Rao界限的精度。
2020-07-30 quant-ph
Hong-Ou-Mandel interferometry on a biphoton beat note
Hong-Ou-Mandel干涉，即同时到达分束器的不同输入端口的相同光子聚集到公共输出端口的事实，可以用于测量不同路径之间的光学延迟。通常假设测量中的高精度要求光子包含许多频率，即，大带宽。在这里，我们挑战这个众所周知的假设，并表明使用嵌入在量子纠缠态（离散色纠缠）中的两个分离良好的频率足以实现很高的精度。我们确定最佳的工作点，使用Fisher信息分析，并证明这种方法的实验可行性，通过检测光纤中的热致延迟。这些结果可以通过避免诸如对大带宽信号的要求之类的一些严格条件来显著地促进用于量子传感的量子干涉的使用。
2019-08-02 quant-ph
Sparse interferometry for measuring multiphoton collective phase
多光子集体相位是一种多光子散射特征，它不能被简化为一系列双光子散射事件，而三光子“三重相位”是最小的非平凡例子。观察高阶集体相位在实验上是具有挑战性的，并且仅观察到三光子和四光子四光子集体相位。我们引入了一个计划，使高阶多光子集体相位观测可行的设计稀疏干涉仪，这显着降低了复杂性相比，目前最好的方案观察多光子集体相位。具体地说，我们的计划减少了光学深度从对数常数和减少的分束器的数量从$O(n\log n)$的线性缩放相对于集体相位顺序$n$。由于恒定的深度将损耗和色散降低到固定的速率，而不管集体相的顺序，观测大规模集体相的主要障碍被消除。
2022-05-19 quant-ph
Single-Light-Pulse Driven Compact Atom Interferometry with Measurement Induced Large Momentum Transfer
本研究提出一种单原子分束器的光脉冲原子干涉仪新设计，通过量子弱测量实现大动量转移放大，采用探测光透射光谱读出，装置更紧凑，为便携式高灵敏度LPAI提供新方向。
2025-10-30 quant-ph
Sensitivity of entangled photon holes to loss and amplification
能量-时间纠缠的光子空穴被证明是相对不敏感的光子损失，由于原子的吸收，其相干时间比通常采用的时间延迟在非本地干涉（纳秒的一小部分）。粗略地说，受激原子并不保留任何关于光子被吸收时间的重要信息。高强度的纠缠光子空穴也可以在类似的条件下被放大。退相干确实发生在分束器的损失，这些结果表明，光子损失并不总是充分建模使用一系列的分束器。纠缠光子空穴的这些性质在量子通信系统中可能是有用的，其中系统的范围受到光子损失的限制。
2011-10-19 quant-ph
Next-generation interferometry with gauge-invariant linear optical scatterers
本研究综述了高维规范不变线性光学散射体的基础理论与增强分辨率的配置，提出这类新型多端口可作为干涉仪新构建模块，突破传统组件限制，提升光学计量的设计灵活性与性能潜力。
2025-10-29 physics.optics quant-ph
Quantum Beam Splitter as a Deterministic Entanglement Source: Exact Photon-Number Statistics, Hong-Ou-Mandel Interference, and von Neumann Entropy Scaling from Balanced Inputs
Ayatollah Boroujerdi University（阿亚图拉·布鲁杰迪大学）
针对含时随机磁场下具有DM相互作用的量子比特系统，通过随机Lindblad主方程模拟和比例积分反馈协议动态调整DM强度，将时间平均负性从0.21提升至0.42，并使量子费舍尔信息灵敏度超越经典散粒噪声极限2.5倍。
2026-09-24 quant-ph
Enhanced-sensitivity interferometry with phase-sensitive unbiased multiports
提出将光学反馈与无偏多端口结合并替换 Michelson 干涉仪中的方向偏置分束器，从而增强相位扰动灵敏度并实现相位响应的实时调控。
2023-05-31 physics.optics quant-ph
Proposal for a quantum random number generator using coherent light an a non-classical observable
原型量子随机数（随机位）发生器（QRNG）由一个光子在一个时间落在一个$50:50$分束器，然后随机检测在一个或其他其他输出光束由于量子力学的不可约概率性质。由于难以按需产生单光子，因此在实践中使用弱相干（激光）光脉冲。在本文中，我们采取了不同的方法，一个使用适度的相干光。它示出了一个QRNG可以通过执行光子数奇偶性测量来实现。对于中等相干光，在光子计数中获得偶宇称或奇宇称的概率分别为$0.5$。单光子分辨率的光子计数可以通过使用级联的分束器和单光子探测器来进行，就像最近在涉及相干光的基于光子数奇偶性的干涉测量实验中所做的那样。
2022-02-18 quant-ph
Parity-detection-based Mach-Zehnder interferometry with coherent and non-Gaussian squeezed vacuum states as inputs
本文理论上研究了基于宇称探测的Mach-Zehnder干涉仪在相位估计中引入非高斯操作的优势，发现光子扣除、添加和催化均能提升相位灵敏度，其中单光子添加为最佳操作。
2022-12-22 quant-ph
Atom interferometry with quantized light pulses
本文研究原子干涉仪中量子化光脉冲的影响，证明强相干态光脉冲下干涉信号趋近经典极限，而低光子数时因路径信息编码导致可见度下降。
2024-02-22 physics.atom-ph quant-ph
Concurrence-Driven Path Entanglement in Phase-Modified Interferometry
Boston University（波士顿大学）；Ankara University（安卡拉大学）
本文提出了一种新的实验装置，通过建立路径纠缠与纠缠度之间的直接关系，展示了联合探测概率不仅受相位偏移影响，还受由粒子运动方向与光束分裂器轴间角度决定的纠缠度影响。
2024-11-11 physics.optics quant-ph
Multimode interferometry for entangling atoms in quantum networks
我们将一个腔增强的光物质接口与集成到光子芯片上的多模干涉仪（MMI）结合在一起，并展示了这种混合系统在量子网络中定制分布式纠缠的潜力。MMI的工作原理是利用一个87 Rb原子与高精细光学腔强耦合产生的窄带光子对。光子探测事件之间的非经典符合显示没有损失的相干性时，通过MMI的这些光子的干涉对相比，直接测量的双光子可见性使用Hong-Ou-Mandel干涉分束器。这证明了集成多模电路调解由光子量子比特互连的量子网络中的远程固定节点的纠缠的能力。
2018-11-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spin polarization via decoherence in spin-orbit active media coupled to an electron reservoir
研究了四探针/分束器系统中具有局部Rashba和Dresselhaus相互作用的混合纠缠电子态的自旋极化。一对最大纠缠的电子与分束器碰撞，并进入两个长度为L的垂直分支，由自旋轨道活性材料（栅极限制的2D电子气）组成。其中一个分支连接到电子库，该电子库通过充当电压探针或作为固定电压下的受控电流源或电流汇来充当退相干源。这样的退相干源用于修改未极化的进入状态的熵，以便在一个或两个输出分支处产生电子极化。计算了出射电子的整体态纠缠度和自旋极化度随耦合到电子库的函数关系。实验上可用的自旋轨道强度在分束器臂，臂长为几微米，能够调制自旋极化高达80%，特别是自旋轴成比例的退相干电流。Dresselhaus系数和Rashba系数在调制偏振中起对称作用。由于库的局部操作，对于进入的混合状态实现了显著更少的偏振。
2012-12-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Atom Interferometry with Top-Hat Laser Beams
激光束强度和相位的均匀性是高性能原子干涉仪的关键。激光强度分布的不均匀性导致在微开尔文温度下用原子源操作的干涉仪中的对比度降低和系统效应，以及使用大动量传递分束器的干涉仪中的有害衍射相移。我们报告了在长时间的冷原子干涉仪中实现所谓的礼帽激光束，以克服使用高斯激光束时遇到的激光强度不均匀的问题。我们描述了礼帽光束的强度和相对相位分布，并证明了它在高斯光束的原子光学效率的增益，与数值模拟一致。我们讨论了应用礼帽光束来提高不同结构的原子干涉仪的性能。
2018-11-08 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Thermal activation of photon catalysis in difference-intensity Mach-Zehnder interferometry with squeezed thermal light
Indian Institute of Science Education and Research Mohali（印度科学教育研究学院莫哈利分校）
本文研究单模压缩热光作为初始资源的差强度马赫-曾德尔干涉仪，发现热激活的单光子催化可提升相位估计性能，差强度探测接近精度极限且鲁棒性良好。
2026-10-16 quant-ph
Ultrasensitive Transverse Deflection Measurement with Two-photon Interference
本研究提出并实验演示了一种空间 HOM 干涉技术，通过横向动量采样测量光束横向偏转，利用 Fisher 信息分析确定最佳工作点，规避了衍射极限下的直接成像分辨率要求，实现了高精度空间传感。
2025-04-06 quant-ph
Hong-Ou-Mandel interferometry with cavity QED-based single-photon sources: A Quantum Jump Analysis
Miami University（迈阿密大学）
本文通过量子跃迁分析研究基于腔量子电动力学的单光子源在Hong-Ou-Mandel效应中的表现，揭示其在不同耦合条件下对双光子干涉的特征。
2025-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Quantum-enhanced Phase Estimation with an Amplified Bell State
我们提出了一个相位估计协议的光学干涉，采用探针状态（平均包含n个光子）通过压缩每个模式，分别获得一个单光子路径纠缠贝尔态。该方案涉及马赫-曾德尔型干涉仪，其中每个模式在第一分束器之后被压缩。使用奇偶检测来提取关于微分相位的信息，并且所得到的测量信号是超分辨和超灵敏的，具有最小相位不确定性2/（n+1）。这种探测状态可以用当前的技术产生，其中n是数千个光子的量级。
2014-01-03 physics.optics quant-ph
Near-video frame rate quantum sensing using Hong-Ou-Mandel interferometry
本研究利用单频连续波激光器结合周期极化 KTP 晶体生成高亮度、宽光谱带宽光子对，基于 Hong-Ou-Mandel 干涉实现了 8 Hz 振动频率的近视频帧率量子传感，精度达亚纳米级，为实时现场量子传感应用提供了新方法。
2023-05-17 physics.optics quant-ph
