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超快量子非线性光学的工程框架
色散工程和高度非线性纳米光子学的出现有望通过将高横向场约束与超短脉冲操作相结合，开辟一条通往量子光学强相互作用领域的全光学途径。然而，要全面了解此类宽带设备中的光子动力学，对多模非高斯量子物理的建模和仿真提出了重大挑战，这凸显了对复杂的简化模型的需求，这些模型有助于进行有效的数值研究，同时提供有用的物理见解。在本文中，我们回顾了我们最近在不同抽象和通用水平上对宽带光学系统建模的努力，从同步泵浦振荡器的量子输入输出理论的多模扩展到基于非线性波导场论描述的数值方法的开发。我们希望我们的工作不仅能指导正在进行的理论和实验工作，以实现下一代量子设备，还能揭示宽带量子光子学的基本物理原理。
用于无滤波光学的简化相干突触受体...
摘要 — 神经形态计算被誉为现有和新兴数据处理应用的游戏规则改变者。朝着这个方向，人工神经网络实现已成为研究的重点。将神经网络推进到光学领域具有多种优势，例如在飞行时间推理延迟下具有高数据吞吐量。本研究提出了相干突触互连作为通往无滤波器神经网络的途径，具有更高的路由灵活性。实验研究并评估了具有集成称重功能的相干突触受体，用于 1 GHz 130 ps 宽尖峰序列。通过使用光学注入锁定本地振荡器来实现零差检测，同时利用其相位和共积分光电二极管的响应度在接收传入的光尖峰时实现可调权重。此外，还显示了检测权重的符号切换，支持将突触分配扩展到波长和时间维度的可行性。索引词——光信号检测、神经网络硬件、电吸收调制激光器、神经形态学
线性量子光学的稳健 W 状态编码
错误检测和纠正是任何可扩展量子计算架构的必要先决条件。鉴于量子系统中不可避免地存在不必要的物理噪声，并且错误容易随着计算的进行而扩散，计算结果可能会受到严重破坏。无论选择哪种物理实现，这一观察结果都适用。在光子量子信息处理的背景下，人们对包括玻色子采样在内的被动线性光学量子计算产生了浓厚的兴趣，因为这种模型通过快速、主动控制消除了前馈的极具挑战性的要求。也就是说，这些系统在定义上是被动的。在通常情况下，错误检测和纠正技术本质上是主动的，这使得它们与该模型不兼容，这引起人们的怀疑，即物理错误过程可能是一个难以逾越的障碍。这里我们探索了一种基于光子量子比特 W 状态编码的光子误差检测技术，该技术完全是被动的、基于后选择的，并且与这些近期感兴趣的光子架构兼容。我们表明，这种 W 状态冗余编码技术能够通过简单的扇出式操作抑制光子量子比特上的失相噪声，该操作由光学傅里叶变换网络实现，现在可以轻松实现。该协议有效地将失相噪声映射到预兆故障，在理想的无噪声极限下故障概率为零。我们在单个光子量子比特通过嘈杂通信或量子存储通道的背景下提出我们的方案，该方案尚未推广到更一般的全量子计算背景。
预测和观察分形非线性光学的拓扑模式
从《新闻与观点》类别中发表的《新闻与观点》类别的此项目：科学与应用程序旨在提供最近在参考文献中发表的理论和实验结果的摘要。[24]，它证明了高阶拓扑 - 绝缘子（HOTI）类型的非线性光学波导中的角模式的创建。实际上，这些是二阶Hotis，其中拓扑保护的边缘模式的横向尺寸小于2的散装尺寸（在光向指导的情况下为2），这意味着被保护模式的零维数，实际上是在角落或缺陷的尺寸。工作[24]报告了具有分形横向结构的Hoti中各种形式的角模式的预测和创建，由Sierpiński垫圈（SG）表示。波导材料的自我关注的非线性将角模式转化为角孤子，几乎所有这些都稳定。孤子可以连接到基础SG产生的外部或内部角落。此N＆V项目概述了参考文献中报告的这些新发现。[24]和其他最近的作品，以及有关该主题进一步工作的方向的简要讨论。
用于可调和非线性超光学的二维材料
摘要。由超薄和平面构建块形成的超光学器件可实现紧凑高效的光学设备，从而在纳米尺度上操纵光。可调超光学器件的发展有望实现小型化和高效的光学系统，这些光学系统可以动态适应不断变化的条件或要求，推动从电信和成像到量子计算和传感等领域的创新。二维 (2D) 材料在实现可调超光学方面显示出巨大的潜力，因为它们具有原子级薄层内的量子限制所带来的卓越电子和光学特性。在这篇评论中，我们讨论了基于二维材料的可调超光学在线性和非线性领域的最新进展和挑战，并对这一快速发展的领域的前景进行了展望。
量子光学的维格纳函数理论
使用包含时空自由度的正交基，我们开发了用于量子光学的 Wigner 函数理论，作为 Moyal 形式主义的扩展。由于时空正交基涵盖所有量子光学状态的完整希尔伯特空间，因此它不需要分解为离散希尔伯特空间的张量积。与此类空间相关的 Wigner 函数成为函数，运算由函数积分（星积的函数版本）表示。由此产生的形式主义使时空自由度和粒子数自由度都相关的场景的计算变得易于处理。为了演示该方法，我们为一些众所周知的状态和算子计算了 Wigner 函数的示例。
具有通用阻抗匹配和转换光学的完美波导耦合器
摘要：有效的能量转移对于电磁通信至关重要。因此，生产一个实现宽带的波导耦合器，非反射传输是一项艰巨的任务。随着基于硅的集成光子电路的发展，芯片耦合变得越来越重要。尽管已经开发出各种用于芯片耦合的辅助器，但它们通常具有限制，例如长耦合长度，低耦合效率和狭窄的带宽。这是由于无法消除两个波导之间的反射。在这里，我们介绍了一种使用通用阻抗匹配理论和转换光学的方法，以消除两个波导之间的反射。使用此方法的耦合器称为通用阻抗匹配的耦合器，具有最短的次波长耦合长度，99.9％的耦合效率和宽带宽度。
超快光学的基本原理6445（3个学分）时间
OSE 6445 (3 Credits) Time: Tuesday, Thursday 3:00-4:15 Place: CREOL A214 Instructor: P. J. Delfyett, CREOL A-231, (407) 823-6812, delfyett@creol.ucf.edu Office Hours : Open door policy or from 1:30-3:00pm Tuesdays and Thursdays; RM A-231还可以，如果我有空，可以随时安排缩放会议。网络课程：每个学生都必须在课程的第一周结束前完成网络课程的作业。课程目标：让学生在开发和使用picsecond and flstsecond Photonic Technologies进行科学和商业应用的领域中熟练理解最先进的技术文献（即科学期刊出版物）。学生的学习成果：成功的学生将能够在分析和计算上分析超短脉冲传播，生成，测量系统。课程描述：入门概念（以下是了解超快光信号的生成，传输，检测和操纵所需的必要基本数量）。
回顾了对生物启发的优化算法的全面综述，包括微电子和纳米光学的应用
摘要：人工智能在日常生活中的应用变得无处不在且不可避免。在那个广阔的领域，一个特殊的位置属于用于多参数优化的仿生/生物启发的算法，该算法在许多区域中找到了它们的使用。新颖的方法和进步正在以加速速度发表。因此，尽管事实上有很多调查和评论，但它们很快就变得过时了。因此，与当前的发展保持同步非常重要。在这篇综述中，我们首先考虑了生物启发的多参数优化方法的可能分类，因为专门针对该领域的论文相对较少，而且通常是矛盾的。我们通过详细描述一些更突出的方法以及最近发表的方法来进行。最后，我们考虑在两个相关的宽域中使用仿生算法的使用，即微电子（包括电路设计优化）和纳米光子学（包括诸如光子晶体，纳米质体的构造和水流的结构的逆设计（包括逆设计）。我们试图保持这项广泛的调查独立，以便不仅可以使用相关领域的学者，还可以使用对这个有吸引力领域的最新发展感兴趣的所有人。
