https://uynajgi.github.io/yuulibrary/tags/%E5%BE%AE%E6%B3%A2%E5%85%89%E5%AD%90.htmlRecent content in 微波光子 on Yuunagi LibraryHugozh-CN© YuunagiFri, 17 Jul 2026 23:03:29 +0800https://uynajgi.github.io/yuulibrary/papers/itinerant-microwave-photon-tomography/index.htmlSat, 27 Jun 2026 00:00:00 +0000https://uynajgi.github.io/yuulibrary/papers/itinerant-microwave-photon-tomography/index.html<h1 id="experimental-state-tomography-of-itinerant-single-microwave-photons">Experimental State Tomography of Itinerant Single Microwave Photons<a class="anchor" href="#experimental-state-tomography-of-itinerant-single-microwave-photons">#</a></h1> <h2 id="行进单个微波光子的实验态层析">行进单个微波光子的实验态层析<a class="anchor" href="#%e8%a1%8c%e8%bf%9b%e5%8d%95%e4%b8%aa%e5%be%ae%e6%b3%a2%e5%85%89%e5%ad%90%e7%9a%84%e5%ae%9e%e9%aa%8c%e6%80%81%e5%b1%82%e6%9e%90">#</a></h2> <p><strong>C. Eichler, D. Bozyigit, C. Lang, L. Steffen, J. Fink, A. Wallraff</strong></p> <p>Department of Physics, ETH Zürich</p> <p><em>Phys. Rev. Lett.</em> <strong>106</strong>, 220503 (2011)</p> <h2 id="摘要">摘要<a class="anchor" href="#%e6%91%98%e8%a6%81">#</a></h2> <p>研究局域在超导腔中的微波光子的实验，对我们理解辐射的量子性质做出了重要贡献。但<strong>行进（propagating / itinerant）微波光子</strong>至今研究甚少。本文通过分析测量振幅分布最高到四阶的矩，重构了行进单光子 Fock 态及其与真空态叠加态的量子态。使用线性放大器与正交振幅检测器，我们发展了把检测到的单光子信号与放大器添加的噪声有效分离的方法。从测量数据中我们还重建了相应的 <strong>Wigner 函数</strong>。</p> <hr> <h2 id="背景与动机">背景与动机<a class="anchor" href="#%e8%83%8c%e6%99%af%e4%b8%8e%e5%8a%a8%e6%9c%ba">#</a></h2> <p>微波频率光子的量子性质，通常在腔量子电动力学（QED）实验中研究——用 Rydberg 原子 [1,2] 或超导电路 [3–5]。行进的单个微波光子已被产生 [6]，但其量子性质远未被同等深入地研究，部分原因是该频段高效的<strong>单光子计数器仍在发展中</strong> [7]。然而近期表明，用线性放大器与正交振幅检测器在关联测量中可观测到行进微波光子的特征量子性质（如反聚束）[8,9]。</p> <div class="callout callout-note"> <p class="callout-title">局域 vs 行进：为什么后者更难</p> <div class="callout-body">腔 QED 中光子被「困」在腔里，可反复测量；行进光子沿传输线飞走，<strong>只能测一次</strong>。光学频段有单光子计数器（雪崩二极管等），微波频段没有成熟等效器件——只能靠线性放大 + 正交检测，但放大器会加噪声。本文的核心贡献就是「如何在强放大器噪声中提取单光子的量子信号」。</div> </div> <p>任意场模 $a$ 的量子态由其密度矩阵 $\rho$ 或等价的准概率分布（Wigner、Husimi $Q$、Glauber-Sudarshan $P$）[13,14] 刻画。较少被意识到的是，场模 $a$ 也可等价地由其无穷矩集合 $\langle(a^\dagger)^n a^m\rangle$ [15] 唯一确定。本文正是用<strong>最高到四阶的场矩测量</strong>来刻画单光子态。</p>