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Completely characterizing multimode second-order nonlinear optical quantum processes
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AI
DOI：10.1038/s41566-025-01787-x.png)
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摘要
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对多模光学过程的完整表征为理解复杂光学现象铺平了道路，并推动了新型光学技术的发展。然而，迄今为止，表征主要集中于线性光学过程，尽管非线性光学过程对光子技术的重要性。在此，我们报告了对多模二阶非线性光学量子过程（也称为玻色子高斯通道）的完整实验表征。我们提出的资源高效表征方法，在16模量子过程的演示中，捕获了非幺正量子演化的全部信息，并满足所需的物理条件。这种完整表征能够识别特征正交分量及其相关的放大和噪声特性。此外，我们通过表征包括簇态生成、与非线性相互作用相关的模式依赖性损耗以及量子噪声通道在内的各种非线性光学量子过程，展示了我们方法广泛的适用性。我们的方法通过提供一种适用于表征非线性光学过程的通用且高效的技术，将有助于开发可扩展的光子技术。一种资源高效的表征方法被演示出来，用于完全表征多模二阶非线性光学量子过程，并满足所需的物理条件。该方法随模数二次缩放，能够实现完整的16模分析。
Keyword:
nonlinear optical processes
multimode quantum processes
Gaussian channels
quantum characterization
photonic technologies