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Hanbury 战略政策 19_Feb_24.docx
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时间分辨 Hanbury Brown–Twiss 干涉测量法...
双光子频率梳 (BFC) 是用于大规模和高维量子信息和网络系统的有前途的量子源。在这种情况下，单个频率箱的光谱纯度对于实现量子网络协议（如隐形传态和纠缠交换）至关重要。测量组成 BFC 的未预告信号或闲置光子的时间自相关函数是表征其光谱纯度并进而验证双光子状态对网络协议的实用性的关键工具。然而，通过实验可获得的测量 BFC 相关函数的精度通常受到探测器抖动的严重限制。结果，相关函数中的精细时间特征（不仅在量子信息中具有实用价值，而且在量子光学研究中也具有根本意义）丢失了。我们提出了一种通过电光相位调制来规避这一挑战的方案，通过实验证明了集成 40.5 GHz Si 3 N 4 微环产生的 BFC 的时间分辨 Hanbury Brown-Twiss 特性，最高可达 3 × 3 维二四分体希尔伯特空间。通过使电光驱动频率从梳状的自由光谱范围略微失谐，我们的方法利用 Vernier 原理来放大时间特征，否则这些特征会被探测器抖动平均掉。我们在连续波和脉冲泵浦模式下展示了我们的方法，发现与理论高度一致。我们的方法不仅揭示了贡献频率箱的集体统计数据，还揭示了它们的时间形状 - 标准全积分自相关测量中丢失的特征。
讲座1.统计光学的基本概念。
讲座 1. 统计光学的基本概念。量子光学主题及其与其他学科的关系。与统计光学、非线性光学、量子信息的链接。应用：量子信息、计量学。统计光学的基本概念。随机信号、平稳和遍历过程。解析信号、光谱密度、相关函数。维纳-辛钦定理。1. 量子光学简介。HBT 实验。传统上，人们认为量子光学始于 Hanbury Brown-Twiss (HBT) 实验 (1956)。在这个实验中，或者更确切地说是一系列实验中，Robert Hanbury Brown 和 Richard Twiss 观察到了汞灯和一些明亮恒星辐射的强度相关性。在分束器（汞灯的情况下）之后或在两个空间上分离（但不是太远）的点处，两个探测器测得的强度在波动，并且这些波动是相关的。这些实验立即用光子（“光由光子组成”）来解释：在恒星和气体放电灯等热源的辐射中，光子看起来像是“一束”。事实上，这些实验有完全经典的解释，没有任何光子：人们只需知道强度随时间波动，具有一定的概率分布。特别是，对于热源（大多数源都是热源），分布是负指数的，
实现量子点电信C的稳定光纤耦合......
由于制造技术和集成密度成熟，成熟的绝缘体上硅平台在大规模集成光子和量子光子技术中前景广阔。本文，我们介绍了一种高效稳定的光纤到芯片耦合，可将电信量子点的单光子注入绝缘体上硅光子芯片。另外两根光纤将芯片进一步耦合到单光子探测器。实现稳定光纤-芯片耦合的方法是基于使用与成角度的单模光纤稳定封装的光栅耦合器。使用这种技术，光纤和 SOI 芯片之间的耦合效率高达每个光栅耦合器 69.1%（包括锥度损耗）。通过使用 Hanbury-Brown 和 Twiss 装置测量二阶相关函数，验证了量子点产生的量子光与硅元件之间的有效界面。通过 g = 2 = 0 = 0 : 051 6 0 : 001，清楚地证明了注入的 QD 光子的单光子性质。这证明了接口方法的可靠性，并开辟了使用电信量子点作为具有高复杂性硅光子功能的非经典光源的途径。
直接检测来自...的量子非高斯光
量子通知，传感和计算中的许多应用都需要证明是量子非高斯光。据估计，从单个原子中估计，从单个原子散布到高档腔[17]的单个原子中估计了这种光[17]。这为许多具有原子和固态发射的量子的量子非高斯光开设了研究。然而，在早期阶段，具有不同通道的腔体系统中的原子或发射极是无法产生负极功能的其他噪声。此外，对于此类实验，Ho-Modyne检测通常是具有挑战性的。我们分析了这些问题，并证明可以使用这种空腔来散发量子非高斯光，该光线在汉伯里棕色和三丝体中使用单光子检测，以及适合此测量的量子。当Wigner函数的负函数完全消失时，我们会详细介绍大量空腔泄漏的情况。ge，量子非高斯光仍然可以最终证明大量的空腔参数，即使存在噪声，也可以以整体测量时间为代价。
利用自由电子的光子量子态断层扫描
引言——过去几十年来量子光学[1 – 4]的进展使得量子力学的基础测试[5,6]、量子光子态的测量[7 – 9]和量子技术的实现[10 – 14]成为可能。这些成就源于光子探测方案的发展，例如汉伯里·布朗-特威斯实验[15]、符合测量[6]、光子数分辨探测器[16,17]和用于量子态层析成像[18 – 20]的同差探测[7 – 9]。传统的量子光探测器依赖于光子与固态系统（如雪崩光电二极管[21 – 23]、超导纳米线[24,25]和光电倍增管[26,27]）的相互作用。其他灵敏的量子光学探测器依赖于与有效两能级系统（例如原子、囚禁离子或超导量子比特）的光子相互作用 [28 – 32]。更先进的检测方案促进了光学非线性以增加检测带宽 [33,34]。然而，当前的量子光学技术在空间分辨率方面受到限制，并且由于电子元件的响应时间而限制了检测速率和带宽。在这里，我们提出了一种使用自由电子-光子纠缠 [35 – 37] 进行量子光子态层析成像的量子光学检测方案。我们展示了同质型自由电子与光子态的相互作用（图 1）如何通过电子能谱测量在相空间中提取有关该状态的最大信息。这种方法，我们称之为自由电子量子光学检测（FEQOD），具有由电子-光子耦合强度设定的基本信息限制，允许
罗切斯特大学光学研究所拥有 15 年的量子光学、量子信息和纳米光学教育设施
摘要。罗彻斯特大学 (UR) 的量子光学/量子信息和纳米光学教育实验室设施 (QNOL) 位于光学研究所的三个房间内，总面积为 587 平方英尺。15 年来，它每年用于教授 4 学分的 QNOL 课程。准备了四个教学实验室，用于产生和表征纠缠和单个（反聚束）光子，展示量子力学定律：(1) 纠缠和贝尔不等式，(2) 单光子干涉（杨氏双缝实验和马赫-曾德干涉仪），(3) 单光子源 I：单个纳米发射器的共焦荧光显微镜，以及 (4) 单光子源 II：汉伯里布朗和特威斯装置，荧光反聚束。此外，基于 QNOL，开发了 1.5 到 3 小时的坚固量子“迷你实验室”，并引入必修课程，以便 UR 的所有光学专业学生都拥有使用量子实验室的经验。门罗社区学院 (MCC) 的学生参加了 UR 的两个迷你实验室。自 2006 年到 2022 年春季，共有约 850 名学生使用实验室提交实验报告（包括 144 名 MCC 学生），超过 250 名学生使用它们进行实验室演示。此外，UR 新生研究项目已成为该设施中一项非常重要的教育活动。所有开发的材料和学生报告均可在 http://www.optics.rochester.edu/workgroups/lukishova/QuantumOpticsLab/ 获得。我们介绍了坚固耐用、普遍可及的实验，这些实验可以引入单独的高级课程或有大量学生的课程。讨论了评估方法、学生知识评估以及他们对量子信息职业的态度。© 2022 光学仪器工程师协会 (SPIE) [DOI: 10.1117/1.OE.61.8.081811]
单光子在量子通信和计算中的应用
实际上，这确实意味着人们应该能够知道在给定的足够短的时间窗口内检测到了多少光子（与典型寿命发射器的数量级相当）。这实际上很难通过实验来实现，因为探测器通常无法足够快地从一次检测恢复到下一次检测，并且它们通常不太擅长区分在如此短的时间窗口内检测到的光子数量。这就是著名的 Hanbury Brown 和 Twiss (HBT) 实验的由来，其中使用 50/50 分束器来测量 g (2) 函数（参见图 1 正文）。这个想法非常简单。取一个单光子源，并在分束器的每个输出端口使用两个单光子探测器对其进行分析，真正的单光子将无法同时触发两个探测器。因为只有一个能量量子，即光子，所以粒子行为会显现出来，并且一次只能触发一个探测器，但不能同时触发两个探测器。这非常方便，因为我们可以通过使用两个探测器来规避探测器问题，因为当一个探测器启动并因此在一段时间内无法使用时，第二个探测器已准备好接收潜在的第二个光子。因此，观察到的光子反聚束行为告诉您，如果您在分束器之后通过两个探测器获得同时检测，则在两个探测器之间零延迟（τ=0）和 g (2) (0)=0 时不应发生同时检测。使用术语反聚束是为了强调我们在某一时刻有且只有一个光子 1 。我们说我们具有发射器的光子反聚束。格劳伯表明量子形式可以以同样的方式应用于这个实验 [Gla63a]。从那时起，人们就开始对物质与光子的相互作用进行详细描述和研究，但直到 1977 年，H. Kimble、M. Dagenais 和 L. Mandel [Kim77] 才通过实验证明单光子确实存在。他们利用了来自激发热原子束的单原子跃迁。光统计的第一个结果表明，单光子确实存在，它们不仅仅是某种方便的理论工具。1.1.1.3 N =1 福克态与弱相干态
三量子比特态家族中的混合性、相干性和纠缠
现代物理学的最新发展表明，量子关联（例如量子纠缠）及其与量子相干性的关系在理解各种物理系统的性质方面发挥着重要作用。相干性不仅在经典理论（例如射线光学）中研究，而且在各种量子系统中得到讨论，例如与量子信息论相关的系统。1938 年，Zernike 首次在经典场传播理论领域引入了相干度的概念 [1]。接下来在 1950 年，Hanbury Brown 和 Twiss 研究了恒星干涉仪系统中的高阶相干性 [2]。量子相干理论由 Glauber [3,4] 和 Sudarshan [5] 于 1963 年提出，随后由 Metha 和 Sudarshan [6] 于 1965 年进一步发展。另一方面，我们可以在 [7] 和 [8,9] 中分别找到对经典和量子相干理论的详尽介绍。量子相干理论在量子光学领域的研究中得到了广泛的应用 [3,4]。近年来，人们在各种模型中研究了量子相干性和纠缠之间的关系，包括描述高 Q 腔中原子集合的模型 [10]、光机械系统 [11]、两个强耦合的玻色子模式 [12] 或三模光机械系统 [13]。纠缠系统在量子信息论中有着各种实现，特别是在量子通信、量子密码学 [14] 和量子计算 [15–22] 中。最大或强纠缠态在量子隐形传态[23-26]或安全量子通信[27,28]等过程中起着重要作用。因此，加深对纠缠性质及其与其他形式的量子关联和相干性的关系的认识仍然至关重要。因此，在我们的研究中，我们不仅会考虑纠缠和相干之间的关系，还会考虑状态的混合性。描述纠缠和混合性[29-35]或相干性和混合性[36-41]或相干性的量之间的相互关系