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双光子模式制备和匹配效率
[1] A. L. Migdall、S. Castelletto、I. P. Degiovanni 和 M. L. Rastello，“基于相关光子的方法测量探测器量子效率的比较”，Appl. Opt.，第 41 卷，第 2914-2922 页，2002 年。[2] W. Tittel、J. Brendel、H. Zbinden 和 N. Gisin，“使用能量时间贝尔态中纠缠光子的量子密码学”，Phys. Rev. Lett.，第 84 卷，第 4737-4740 页，2000 年。[3] E. Knill、R. Laflamme 和 G. J. Milburn，“一种使用线性光学实现高效量子计算的方案”，Nature，第 41 卷，第 2914-2922 页，2002 年。 409，第 46-52 页，2001 年。[4] T. B. Pittman、B. C. Jacobs 和 J. D. Franson，“存储参量下转换中的伪需求单光子”，Phys. Rev. A，第 66 卷，第 042 303/1-042 303/7 页，2002 年。[5] A. Migdall、D. Branning 和 S. Castelletto，“定制单光子按需源的单光子和多光子概率”，Phys. Rev. A，第 66 卷，第 053 805/1-053 805/4 页，2002 年。[6] M. H. Rubin，“光学自发参量下转换中的横向相关”，Phys. Rev. A，第 54 卷，第 5349-5360 页，1996 年。[7] S. Castelletto、I. P. Degiovanni、A. L. Migdall 和 M. Ware，“关于参数下转换光子源中双光子单模耦合效率的测量”，New J. Phys.，第 6 卷，第 87/1-87/16 页，2004 年。[8] D. N. Klyskho，“结合 EPR 和双缝实验：先进波的干涉”，Phys. Lett. A，第 132 卷，第 299-304 页，1998 年。[9] C. H. Monken、P. H. Ribeiro 和 S. Padua，“优化光子对收集效率
利用锂产生确定性 N 光子态...
更容易生成大尺寸量子态并保持量子比特数的当前记录；14 – 16它们的强相互作用也导致了退相干问题，只能在超低温和真空环境下工作。即使在这些条件下，这些电量子源仍然会遭受短态寿命的困扰。另一方面，光子以其弱相互作用而闻名，即使在室温下也可以实现长的相干时间，这使得它们适合于“飞行量子比特”应用。17 – 21然而，由于它们在正常介质中的相互作用很弱，它们并不被认为是构建大尺寸量子源的良好候选者。非线性光学介质是迄今为止建立光子间相互作用的最有效方式。使用自发参量下转换（SPDC）22或自发四波混频，23
量子光学中的时间模式：过去和现在 - NSF-PAR
摘要 我们回顾了量子光学中时间模式 (TM) 的概念，强调了 Roy Glauber 对其发展做出的关键性和历史性贡献，以及它们在量子信息科学中日益增长的重要性。TM 是正交的波包集，可用于表示多模光场。它们是光的横向空间模式的时间对应物，并发挥类似的作用——将多模光分解为分离统计独立自由度的最自然基础。我们讨论了如何开发 TM 来紧凑地描述各种过程：超荧光、受激拉曼散射、自发参量下转换和自发四波混频。可以使用非线性光学过程（例如三波混频和量子光学存储器）来操纵、转换、解复用和检测 TM。因此，它们在构建量子信息网络中发挥着越来越重要的作用。
![arXiv:2501.17833v1 [cond-mat.mtrl-sci] 2025 年 1 月 29 日](/simg/0\0d0da7c897cf0aa1360c1d8a8e5885bd5b7478ff.webp)
arXiv:2501.17833v1 [cond-mat.mtrl-sci] 2025 年 1 月 29 日
位移铁电体中序参量的集体振幅模式称为铁素体，表示长程有序极化的振幅波动。在远低于相变温度 T c 的温度下，铁素体激发的能量在长波长极限内明显间隙。当接近 T c 时，该间隙急剧软化为最小值或无间隙值，从而对热性能产生重大贡献。在此背景下，我们通过结合位移铁电体的微观自洽相变理论来探索铁素体在热容量和热传输中的作用，而不是传统的将热性能仅归因于声学声子的方法。以铁电体 PbTiO 3 为例，我们表明，相变附近铁素体的软化对于准确捕捉热性能的实验温度和电场依赖性至关重要。
可交付成果 D5-1 表征最佳实践指南...
可调光源的范围可以从传统的扫描单色仪到光学参量振荡器可调激光器 (OPO)。OPO 激光器提供明亮的可调相干光源，但脉冲能量稳定性目前根据光谱区域不同，范围从百分之几到 40%。为了克服 OPO 激光器强度稳定性差的问题，可以采用双同步检测系统 (DSDS)：它由两个光纤耦合光电二极管和两个开关积分放大器 (SIA) [1] 组成，它们共享相同的定时信号进行光电流积分。由于两个 SIA 共享相同的定时电路，DSDS 能够同时积分两个光电二极管 1 和 2 的光电流，从而将激光不稳定性的影响降低了大约三个数量级。事实上，可以测量两个光电流的比率（在最佳信噪比条件下），相对统计方差低于 0.05%。在积分期间连续获取 SIA 输出电压，然后计算其斜率。
随机量子电路中测量诱导跃迁的临界特性
我们用数值方法研究了 1 + 1 维 Haar 随机量子电路的测量驱动量子相变。通过分析三部分互信息，我们可以精确估计临界测量率 pc = 0.17(1)。我们提取了相关体积临界指数的估计值，这些估计值与渗透的值以及稳定器电路的值一致，但与之前对 Haar 随机情况的估计值不同。我们对表面序参量指数的估计似乎与稳定器电路或渗透的估计值不同，但我们不能明确排除这三种情况下所有指数都匹配的情况。此外，在 Haar 情况下，纠缠熵 S n 的前因子强烈依赖于 R´enyi 指数 n；对于稳定器电路和渗透，这种依赖性不存在。稳定器电路的结果用于指导我们的研究并识别具有弱有限尺寸效应的措施。我们讨论了我们的数值估计如何限制过渡理论。
量子内核用于了解量子物质的阶段
经典机器学习已经成功预测了物质的经典相和量子相。值得注意的是，核方法因其提供可解释结果的能力而脱颖而出，将学习过程与物理序参量明确地联系起来。在这里，我们利用量子核。它们与保真度有着天然的联系，因此可以借助量子信息工具来解释学习过程。具体来说，我们使用支持向量机（带有量子核）来预测和表征二阶量子相变。我们解释并理解了使用每个站点的保真度（而不是保真度）时的学习过程。在横向场中的 Ising 链中测试了广义理论。我们表明，对于小尺寸系统，即使在远离临界性的情况下训练，该算法也能给出准确的结果。此外，对于更大的尺寸，我们通过提取正确的临界指数 ν 来确认该技术的成功。最后，我们提出了两种算法，一种基于保真度，一种基于每个站点的保真度，用于对量子处理器中的物质相进行分类。
利用纠缠光子违反 CHSH 不等式
2022 年诺贝尔物理学奖授予了阿斯派克特 (Aspect)、克劳泽 (Clauser) 和蔡林格 (Zeilinger)，以表彰他们“对纠缠光子的实验，证明了贝尔不等式的违反并开创了量子信息科学” [1]。在本文中，我们描述了我们自己使用纠缠光子违反 CHSH 不等式（一种贝尔不等式）的实验。我们使用 qutools quED 纠缠演示器仪器通过自发参量下转换产生纠缠偏振光子。我们测量了旋转基底中的光子偏振，并计算出纠缠光子的 CHSH 相关值 | S | = 2.123±0.030>2 和非纠缠光子的 | S | <2。我们还生成了非经典相关曲线，描述了纠缠和非纠缠光子在连续偏振器角度范围内的偏振测量巧合。我们的结果证明了纠缠的非局域性，并阐明了对光子对极化测量的非经典相关性的更好的理解。
不同固体之间的纠缠和非局域性......
通过光子交换使具有不同特性的量子系统纠缠是构建未来量子网络的先决条件。证明在不同波长下工作的光的量子存储器之间存在纠缠进一步推动了这一目标的实现。在这里，我们报告了一系列实验，其中铥掺杂晶体用作 794 nm 光子的量子存储器，铒掺杂光纤用作 1535 nm 电信波长光子的量子存储器，以及通过自发参量下转换产生的光子对源。通过对从两个存储器重新发射后的光子进行表征，我们发现非经典相关性，其互相关系数为 g (2) 12 = 53 ± 8；纠缠保持存储的输入输出保真度为 F IO ≈ 93 ± 2%；和非局域性，违反了 Clauser-Horne-Shimony-Holt Bell 不等式，其中 S = 2 . 6 ± 0 . 2。我们的原理验证实验表明，纠缠在通过以不同波长工作的不同固态量子存储器传播时仍然存在。
![arXiv:2501.02681v1 [quant-ph] 2025 年 1 月 5 日](/simg/8\8ab98ed939b0aea654626d33b40aa484507e2024.webp)
arXiv:2501.02681v1 [quant-ph] 2025 年 1 月 5 日
相干伊辛机 (CIM) 是一个光学参量振荡器 (OPO) 量子网络，旨在找到伊辛模型的基态。这是一个 NP 难题，与几个重要的最小化问题有关，包括最大割图问题和许多类似的问题。为了提高其潜在性能，我们在高度量子状态下分析了 CIM 的相干耦合策略。为了探索这个极限，我们采用了精确的数值模拟。由于系统固有的复杂性，最大网络规模是有限的。虽然可以使用主方程方法，但对于较大的系统，它们的可扩展性会迅速降低。相反，我们使用蒙特卡洛波函数方法，该方法随着波函数维度而扩展，并使用大量样本。这些模拟涉及超过 $10^{7}$ 维的希尔伯特空间。为了评估成功概率，我们使用正交概率。我们通过使用量子叠加和时变耦合来增强量子效应，展示了通过在低耗散状态下改善模拟时间和成功率来实现量子计算优势的潜力。