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World File Search System压缩态
机械振荡器运动的量子放大
机械振荡器是日益多样化的精密传感应用中必不可少的组件，包括引力波探测 ( 1 )、原子力显微镜 ( 2 )、腔光力学 ( 3 ) 和弱电场测量 ( 4 )。从量子力学的角度来看，任何谐振子都可以用一对非交换可观测量来描述；对于机械振荡器，这些可观测量通常是位置和动量。这些可观测量的测量精度受到不可避免的量子涨落的限制，即使振荡器处于基态，这些涨落也会出现。使用“压缩”方法，可以操纵这些零点涨落，同时根据海森堡不确定性关系保留它们的乘积。这种压缩可以提高一个可观测量的测量精度，但代价是另一个可观测量的波动增加（5）。尽管已经在各种物理系统中创建了压缩态，包括电磁场（6）、自旋系统（7）、微机械振荡器（8-10）和单个捕获离子的运动模式（11、12），但利用压缩来增强计量一直具有挑战性。特别是，在检测过程中添加的噪声会限制计量增强，除非它小于压缩噪声。可以通过增加要测量的信号幅度来克服低噪声检测的要求。在光学干涉测量 ( 13 ) 和自旋系统 ( 14 ) 中，已经证明压缩相互作用的逆转可以放大
高维量子纠缠研究进展
量子信息的基本单位是量子比特，它是一个双态系统。然而，大自然却使用四个字母的字母表来表示可以说是最重要的信息存储系统——DNA。尽管我们仍不清楚为何进化会形成四个字母的系统 1 ，但它的存在可能给我们一个启示，那就是我们还应该寻找比量子比特更复杂的系统。事实上，在量子通信中，基于更大字母表的协议具有某些优势：更高的信息容量和更强的抗噪能力，这对于应用来说非常重要 2 , 3 。在对大自然的基本检验中，例如违反局部现实理论，高维系统具有优势，因为它们允许的检测效率低于量子比特 4 。有多种物理系统允许对高维量子信息进行编码。这些系统涵盖了里德堡原子、捕获离子 5 、极性分子 6 、冷原子集合 7、8 、由超导相量子形成的人造原子 9 ，以及固态 10 或光子系统中的缺陷。在光子系统中，有两种完全不同的信息编码方法。连续变量 11、12 量子信息处理方法基于相干态或压缩态，而离散变量方法基于单光子福克态。连续变量和离散变量方法在光子数
基于量子纠缠的远程态制备研究进展
[42] Ra Y S，Dufour A，Walschaers M等。多模光场的非高斯量子状态[J]。自然物理学，2020，16（2）：144-147。[43] Asavanant W，Yu S，Yokoyama S等。生成时间 - 域 - 多路复用两个维群集状态[J]。Science，2019，366（6463）：373-376。[44] Larsen M，Guo X，Breum C等。确定性生成两个维簇状态[J]。Science，2019，366（6463）：369-372。[45] Aasi J，Abadie J，Abbott B P等。使用挤压的光态[J]增强了LIGO重力波检测器的灵敏度。自然光子学，2013，7（8）：613-619。[46] Yonezawa H，Furusawa A.连续 - 可变的量子信息处理，挤压光态[J]。光学和光谱学，2010，108（2）：288-296。[47] Takeda S，Furusawa A.朝向大 - 比例断层 - 耐受性光子量子计算[J]。APL Photonics，2019，4（6）：060902。[48]秦忠忠，王美红，马荣，等。压缩态光场及其应用研究[J]。激光与光电子学进展，2022，59（11）：1100001。QIN Z Z，Wang M H，Ma R等。挤压光及其应用的进展[J]。激光和光电进度，2022，59（11）：1100001。[49] Mari A，Eisert J.阳性Wigner函数呈现量子计算有效的经典模拟[J]。物理评论来信，2012，109（23）：230503。[50] Xiang Y，Kogias I，Adesso G等。物理评论A，2017，95（1）：010101。多部分高斯转向：一夫一妻制约束和量子加密应用[J]。[51] Xiang Y，Liu S H，Guo J J等。分销和
自旋系综中的数相不确定关系和二分纠缠检测
我们提出了一种基于分裂自旋系综中类数相不确定关系来检测二分纠缠的方法。首先，我们推导出一个不确定关系，该关系在自旋系统中起到数相不确定性的作用。重要的是，该关系具有明确定义且易于测量的量，并且不需要假设无限维系统。基于这种不确定关系，我们展示了如何检测许多自旋 1/2 粒子的非极化 Dicke 态中的二分纠缠。将粒子分成两个子系综，然后在这两个部分上进行局部集体角动量测量。首先，我们提出一个二分爱因斯坦-波多尔斯基-罗森 (EPR) 转向标准。然后，我们提出一种可以在这种系统中检测二分纠缠的纠缠条件。通过将这些标准应用于 K. Lange 等人给出的最新实验，我们证明了这些标准的实用性。 [Science 360, 416 (2018)] 在冷原子的玻色-爱因斯坦凝聚态中实现狄克态，其中两个子集合在空间上彼此分离。如果考虑分裂自旋压缩态，我们的方法也同样有效。我们全面展示了如何处理实验缺陷，例如包括分区噪声在内的非零粒子数方差，以及尽管理想情况下 BEC 占据单一空间模式，但实际上其他空间模式的数量无法完全抑制这一事实。
单离子机械振荡器的量子增强传感
特殊量子态用于计量学，以实现低于经典行为状态 1,2 所确定的极限的灵敏度。在玻色子干涉仪中，压缩态 3、数态 4,5 和“薛定谔猫”态 5 已在各种平台上实现，并且与使用相干态的干涉仪相比，其测量精度更高 6,7 。另一种在计量学上有用的状态是两个具有最大能量差异的本征态的相等叠加；理想情况下，这种状态可以达到量子力学所允许的最大干涉灵敏度 8,9 。这里我们展示了在谐振子的情况下这些量子态的增强灵敏度。我们扩展了现有的实验技术 10，以创建高达 n = 100 的阶数状态，并在单个捕获离子的运动中生成谐振子基态和形式为 ∣ ⟩ ∣ ⟩ + n ( 0 ) 1 2 的数态的叠加，其中 n 高达 18。虽然实验不完善使我们无法达到理想的海森堡极限，但我们观察到对机械振荡器频率变化的灵敏度增强。这种灵敏度最初随 n 线性增加，在 n = 12 时达到最大值，与具有相同平均占据数的相干态的理想测量相比，我们观察到计量增强了 6.4(4) 分贝（不确定度是平均值的一个标准差）。这样的测量应该提供改进的特性
![b"其中 | z \xe2\x9f\xa9 = D ( z ) | 0 \xe2\x9f\xa9 是一个与真空态 | 0 \xe2\x9f\xa9 相关的相干态，通过位移算子 D ( z ) = exp \xe2\x88\x92 za \xe2\x80\xa0 \xe2\x88\x92 \xc2\xaf za 表示 Heisenberg\xe2\x80\x93Weyl 代数 [ a , a \xe2\x80\xa0 ] = 1 [ 6 ]。我们注意到，该提议看似简单，但代价是“字母”的非正交性，即 tr ( \xcf\x81 0 \xcf\x81 1 ) \xcc\xb8 = 0，导致它们的可区分性受到限制。由于相干态不需要非线性介质来产生，因此与早期利用压缩态 [ 7 ] 且要求“硬”非线性相比，使用相干态似乎更具优势 [ 3 ]。然而，实验技术的最新进展可能会扭转这一趋势，至少在超越标准相干态变得有利的情况下。以薛定谔猫态作为正交字母表状态的候选者为例 [ 1 ]。这项研究的目的是给出一个由 Gazeau\xe2\x80\x93Klauder 相干态组成的字母表候选者的例子 [ 8 ]。我们分析了与配备了克尔介质典型的多项式非线性的振荡器相关的 Gazeau\xe2\x80\x93Klauder 状态的二进制通信。已经针对各种量子系统研究了 Gazeau\xe2\x80\x93Klauder 相干态：单模”](/simg/g:\will\search\icon\source\a\ac128cb05932b1f4f3d5abf2130821b0997b5122.webp)
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b"其中 | z \xe2\x9f\xa9 = D ( z ) | 0 \xe2\x9f\xa9 是一个与真空态 | 0 \xe2\x9f\xa9 相关的相干态，通过位移算子 D ( z ) = exp \xe2\x88\x92 za \xe2\x80\xa0 \xe2\x88\x92 \xc2\xaf za 表示 Heisenberg\xe2\x80\x93Weyl 代数 [ a , a \xe2\x80\xa0 ] = 1 [ 6 ]。我们注意到，该提议看似简单，但代价是“字母”的非正交性，即 tr ( \xcf\x81 0 \xcf\x81 1 ) \xcc\xb8 = 0，导致它们的可区分性受到限制。由于相干态不需要非线性介质来产生，因此与早期利用压缩态 [ 7 ] 且要求“硬”非线性相比，使用相干态似乎更具优势 [ 3 ]。然而，实验技术的最新进展可能会扭转这一趋势，至少在超越标准相干态变得有利的情况下。以薛定谔猫态作为正交字母表状态的候选者为例 [ 1 ]。这项研究的目的是给出一个由 Gazeau\xe2\x80\x93Klauder 相干态组成的字母表候选者的例子 [ 8 ]。我们分析了与配备了克尔介质典型的多项式非线性的振荡器相关的 Gazeau\xe2\x80\x93Klauder 状态的二进制通信。已经针对各种量子系统研究了 Gazeau\xe2\x80\x93Klauder 相干态：单模”
光学时钟量子比特阵列中的长寿命贝尔态
作为量子科学中的重要资源，量子纠缠可在计算、密码学和材料科学等领域实现广泛的应用。其中一个强大的应用领域是计量学，纠缠多粒子量子态 1 – 8 的特性可提供更高的灵敏度和更高带宽的传感器。将此类增强功能与最先进的时间和频率计量学 9 – 14 （即光学原子钟）相结合一直是量子计量领域的明确目标。构建量子增强光学时钟对大地测量学 15、16、引力波探测 17 – 19 以及探索超出标准模型的物理学 20 具有广泛的影响。存在多种创建计量上有用的纠缠的方法。在中性原子光晶格钟中，已经提出了许多使用腔量子电动力学、里德堡相互作用或碰撞相互作用的方法 21 – 26 — 事实上，最近，已经使用集体腔量子电动力学相互作用在光钟跃迁中产生了自旋压缩态 27 。在囚禁离子中，光学分离量子比特上的纠缠的提议和实现依赖于库仑晶体模式介导的自旋-自旋相互作用，允许高效地产生纠缠和格林伯格-霍恩-泽林格态，最多可产生 24 个离子光学量子比特 28 或空间分布的单粒子之间的光子量子网络
利用相机进行量子限制压缩光检测
引言：压缩光是一种光学状态，其中一阶正交的涨落被抑制在散粒噪声极限 (SNL) 以下 [1–9]。随着越来越多的光学技术跨越量子领域，压缩光已成为量子光学和量子信息领域的重要资源。压缩态已成功应用于连续变量量子通信协议 [10–12] 和提高光学传感器 [13]（包括引力波探测器 [14]）的性能。基于各种非线性材料，已经开发出许多产生压缩光的方法 [3, 9]。常见的是利用非线性晶体中的参量下转换 [1, 2, 15]，尽管基于偏振自旋效应 [16–20] 和四波混频 [21–25] 的原子源也在研究中。压缩光的检测通常采用以下三种方式之一：直接强度检测或光子计数（仅适用于强度压缩光）、使用相移腔[3]，以及迄今为止这三种方式中最常见的通过用经典本振拍打压缩光场的同差或异差检测。在本信中，我们介绍了一种技术，该技术使我们能够使用 CCD 相机表征位移压缩真空态中的压缩参数，而无需使用相关检测。我们证明压缩量可以从每像素光子统计的一阶和二阶矩推导出来，其精度与同差检测相似。同时，所提出的方法可能特别有利于压缩增强光学成像[26，27]。方法：—我们将强泵浦与压缩真空光混合| ξ ⟩ 在不平衡光束分光器处，反射率 θ << 1，用于泵浦场。泵浦是一个相干
多模单程时空压缩
压缩态的压缩分布到一组独立的光学模式上，是连续变量量子信息技术领域的重要量子资源 [1]，例如单向量子计算 [2] 和量子通信 [3]。此外，多模压缩光在计量应用方面是一种很有前途的工具，特别是用于具有量子增强灵敏度的多参数估计 [4,5]。例子包括通过空间多模压缩实现量子成像 [6,7]，以及利用时间/光谱多模压缩光实现远距离时钟的量子改进同步 [8]。上述广泛的潜在应用与不断增强的产生、控制和检测多模量子光的能力密切相关，这得益于空间光调制器、光频率梳、多像素探测器等光学技术的发展。压缩光通常通过放置在光学腔内的二阶非线性晶体中的参量下转换 (PDC) 获得，即所谓的光学参量振荡器 (OPO)。光学腔增强了非线性相互作用，并将压缩光限制为单个空间模式。通过利用光的不同自由度（例如时间/光谱 [ 9 ]、空间 [ 10 ] 和轨道角动量 [ 11 ]），可以产生多模压缩。然而，OPO 谐振腔将压缩带宽限制在谐振腔带宽内。产生宽带多模压缩的一种有前途的替代方法是使用单通 PDC 源，用脉冲激光器泵浦，该激光器在频域中具有光频梳 [ 12 ]。采用脉冲泵浦的单通设计可确保在 PDC 输出的每个脉冲上都维持压缩 [ 13 , 14 ]。基于非线性波导的单通
挤压和纠缠光 - ediss.sub.hamburg
压缩态和纠缠态已被证明是光量子传感和提高测量灵敏度的宝贵资源。然而，它们的潜力尚未得到充分挖掘。在我的论文的第一部分，我展示了压缩光操作的马赫曾德干涉仪的实验量子增强。我测量了超过十倍的非经典灵敏度改进，相当于 (10.5 ± 0.1) dB，这相当于相干光功率增加了 11.2 倍。此外，我的论文提出了一个关于马赫曾德拓扑内直接吸收（损耗）测量的新概念。该技术使用量子相关的二分压缩光束来测量放置在马赫曾德干涉仪一个臂中的样品的透射率。我的原理验证实验表明，损耗与所用光电二极管的量子效率无关。除此之外，该概念可能成为集成量子光子器件生物传感光学测量的有力工具。感光样品在强光照射下特别容易受到高功率的影响，而这种测量将受益于压缩光的极低强度。在我的论文的第二部分，我展示了如何克服传感动态系统中的量子不确定性。首次实现了相对于纠缠量子参考具有亚海森堡不确定性的相空间轨迹。时间演化得到无条件监测，其精度比任何没有关联的量子力学系统高十倍。我同时测量了相位和振幅正交，剩余不确定性为 ∆ X ( t ) ∆ Y ( t ) ≈ 0.1 Å h / 2 。结果支持纠缠增强传感器的量子技术，并证实了量子不确定性关系的增强物理描述。从这个角度来看，我重新审视了海森堡的不确定性关系，并得出结论，它为两个共轭可观测量相对于已耦合到环境的参考系统的不确定性设置了下限。