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Logic16符合計(jì)數(shù)器

Logic16是一種邏輯相關(guān)單元，被設(shè)計(jì)為可用于在多光子相關(guān)計(jì)數(shù)和時(shí)間分辨信號(hào)分析中分析光子檢測(cè)信號(hào)的通用工具。 它以兩種不同的模式工作以提高測(cè)量的靈活性：同時(shí)計(jì)數(shù)模式和時(shí)間標(biāo)記模式。

符合計(jì)數(shù)

Logic16專有的板載符合計(jì)數(shù)算法使用戶能夠：

●計(jì)算多16個(gè)輸入（同時(shí)超過(guò)4300萬(wàn)）的所有可能的重合模式

●將輸入設(shè)置為符合有效，無(wú)效或忽略

●由于所有時(shí)間相關(guān)處理都在內(nèi)部執(zhí)行，因此即使在小型，低功耗計(jì)算機(jī)上也可以使用

Logic16符合計(jì)數(shù)器

為實(shí)驗(yàn)整合增值

●靈活性。用戶可以在配置A（156 ps分辨率，16個(gè)工作通道）和配置B之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)切換（78 ps分辨率，8個(gè)工作通道）。

●用戶選擇的重合模式檢測(cè)觸發(fā)的輸出脈沖

●可編程延遲輸出脈沖

●多功能脈沖發(fā)生器

●多個(gè)單元同步

●便利的USB 2.0接口（11 Mtags / s）

時(shí)標(biāo)

Logic16時(shí)間標(biāo)記器和時(shí)間標(biāo)記過(guò)濾器使用戶能夠：

●長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行連續(xù)的時(shí)間標(biāo)記（在此處查看使用Logic16進(jìn)行20h記錄的實(shí)現(xiàn)）

●執(zhí)行門控時(shí)間標(biāo)記

●使用時(shí)間標(biāo)簽過(guò)濾器僅記錄發(fā)生了一定數(shù)量的檢測(cè)的那些時(shí)間標(biāo)簽

●通過(guò)使用時(shí)標(biāo)濾波器，以高達(dá)190 MHz的持續(xù)數(shù)據(jù)速率進(jìn)行測(cè)量†

●避免給主機(jī)PC負(fù)擔(dān)過(guò)多的原始數(shù)據(jù)文件，這些文件會(huì)使分析和后處理工作變得繁瑣

●屏蔽來(lái)自時(shí)間標(biāo)簽濾波器的選擇輸入，允許選擇信號(hào)（例如，用于定時(shí)或同步）通過(guò)未經(jīng)濾波的

技術(shù)指標(biāo)

運(yùn)輸信息：重量（約）4磅； 尺寸（約）16“ x 12” x 4“

†時(shí)間標(biāo)記器的突發(fā)速率為190 Mtag / s。 只要檢測(cè)事件發(fā)生在≤11MHz（即USB 2.0受限傳輸速率）上，就可以利用190 MHz的速率

††此延遲時(shí)間取決于緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)可以在此時(shí)間段內(nèi)每個(gè)通道存儲(chǔ)1024個(gè)事件。 換句話說(shuō)，可以在25 MHz（50MHz）@ 40μs（20μs）延遲下測(cè)量事件，而在較高速率下可以測(cè)量較短的延遲。

†††與帶有USB 2.0接口的主機(jī)PC上的優(yōu)化代碼（例如C ++）一樣。

軟件和驅(qū)動(dòng)程序

Logic16帶有用于Windows的.NET和C ++驅(qū)動(dòng)程序，以及用于使用Matlab，Labview，Python，MS visual studio和C ++直接控制單元的Linux驅(qū)動(dòng)程序。

用戶手冊(cè)中提供了使用.NET和C ++的簡(jiǎn)單程序示例，請(qǐng)參見(jiàn)“文檔”部分。

符合計(jì)數(shù)器（僅Windows）

為了在實(shí)驗(yàn)室中快速起步，請(qǐng)使用UQD相關(guān)計(jì)數(shù)器執(zhí)行同時(shí)計(jì)數(shù)并記錄數(shù)據(jù)：

●設(shè)置通道參數(shù)（閾值，極性，延遲）

●設(shè)置符合模式以進(jìn)行計(jì)數(shù)

●以CSV格式保存數(shù)據(jù)

●保存并重新加載參數(shù)設(shè)置以供以后使用

●獲取時(shí)序直方圖

時(shí)標(biāo)資源管理器（僅Windows）

使用Timetag Explorer在主機(jī)上測(cè)試Logic16的安裝和運(yùn)行，并調(diào)試設(shè)置集成。

●測(cè)試并驗(yàn)證所有可能的輸入配置和設(shè)置

●檢查數(shù)據(jù)采集和符合計(jì)數(shù)

●高速保存時(shí)間標(biāo)簽文件

功能概要

機(jī)載符合計(jì)數(shù)：

●在100 MHz的同時(shí)計(jì)數(shù)所有可能的模式

●重合（AND），反重合（NOT），忽略

可編程輸出

●脈沖發(fā)生器，模式觸發(fā)的輸出和多次命中延遲。

●靈活地與電子門控光子探測(cè)器集成調(diào)制器，脈沖光源等。

時(shí)標(biāo)硬件操作模式：

連續(xù)時(shí)間標(biāo)簽流

●保留所有時(shí)間標(biāo)簽

門控

●觸發(fā)單個(gè)輸入（例如，預(yù)示光子源）

●僅在門處于活動(dòng)狀態(tài)時(shí)保留時(shí)間標(biāo)簽

已過(guò)濾

●僅在事件中發(fā)生定義數(shù)量的事件時(shí)才保留時(shí)間標(biāo)記用戶設(shè)置的時(shí)間過(guò)濾器窗口。

●用于需要時(shí)間的飛行時(shí)間或起停時(shí)間測(cè)量來(lái)自激發(fā)激光的標(biāo)簽（例如76 MHz）

●在多光子實(shí)驗(yàn)中使用，以防止大輸出文件尺寸

軟件和系統(tǒng)功能

時(shí)標(biāo)資源管理器（僅Windows）

●監(jiān)視時(shí)間標(biāo)簽流，重合計(jì)數(shù)，停止開(kāi)始測(cè)量

●將時(shí)間標(biāo)簽保存到文件

關(guān)聯(lián)計(jì)數(shù)器（僅Windows，執(zhí)行并記錄一致計(jì)數(shù)）

●監(jiān)控并記錄巧合計(jì)數(shù)

●創(chuàng)建起止直方圖

NET for Windows，以及Windows和Linux的C ++驅(qū)動(dòng)程序

直接從Matlab，Labview，MS Visual Studio，C＃，VB，Python控制.NET驅(qū)動(dòng)程序

提供了C ++，Visual Basic，C＃，Python，LabView的示例代碼

應(yīng)用

我們的產(chǎn)品可用于多種應(yīng)用，包括：

●量子糾纏研究，包括帶有多個(gè)光子探測(cè)器的貝爾測(cè)試

●多光子量子糾纏研究

●具有主動(dòng)前饋的光子量子計(jì)算

●量子通信與密碼學(xué)研究

●與多個(gè)遠(yuǎn)距離測(cè)量站點(diǎn)的長(zhǎng)距離量子通信

●跨多個(gè)光子通道的時(shí)間分辨單光子計(jì)數(shù)，例如 g（2），g（3）

●熒光壽命測(cè)量

●熒光壽命成像顯微鏡（FLIM）

●多擊中延遲脈沖發(fā)生器

●重合模式檢測(cè)器

●激光雷達(dá)

●時(shí)間戳和時(shí)間間隔分析

舉例

實(shí)驗(yàn)裝置的想法

Logic16可用于各種實(shí)驗(yàn)配置中，每種配置均使用其功能的*組合。 下面提供了一些建議的用例，并在下表中對(duì)功能進(jìn)行了比較。 在這里可以找到更多的應(yīng)用程序。

機(jī)載符合計(jì)數(shù)

應(yīng)用：貝爾不等式測(cè)試

下圖是CHSH貝爾測(cè)試的示例設(shè)置，用于雙光子糾纏的實(shí)驗(yàn)研究。 要證明違反CHSH不等式，需要計(jì)算檢測(cè)器1-4的符合和反符合的次數(shù)。 注意，對(duì)n個(gè)糾纏的光子執(zhí)行貝爾測(cè)試所需的檢測(cè)器數(shù)量可以按n的倍數(shù)縮放。

獲得所有需要的符合模式以及單次計(jì)數(shù)（在一個(gè)檢測(cè)器處計(jì)數(shù)），而無(wú)需后期處理時(shí)間標(biāo)簽或使主機(jī)PC負(fù)擔(dān)大量數(shù)據(jù)。 借助Logic16專有的機(jī)載巧合計(jì)數(shù)算法，可以使用“小型，低功耗”計(jì)算機(jī)獲得這些巧合和單數(shù)計(jì)數(shù)。 想象一下，在實(shí)驗(yàn)室周圍擺放著10年歷史的筆記本電腦，它沒(méi)有能力對(duì)時(shí)間標(biāo)簽進(jìn)行后處理– Logic16通過(guò)內(nèi)部處理密集型處理，使用這種計(jì)算機(jī)進(jìn)行Bell測(cè)試測(cè)量。 由于有16個(gè)輸入通道，一個(gè)單元多可以完成4光子（局部）糾纏（通過(guò)同步單元可以實(shí)現(xiàn)更多糾纏）。 用戶還可以通過(guò)每個(gè)通道上的可單獨(dú)調(diào)整的延遲來(lái)補(bǔ)償變化的路徑長(zhǎng)度差異，延遲范圍高達(dá)40μs（受測(cè)量速率限制）。

在時(shí)間標(biāo)記模式下進(jìn)行長(zhǎng)距離重合計(jì)數(shù)

應(yīng)用范圍：長(zhǎng)距離量子通信，QKD，量子糾纏（貝爾測(cè)試）

下面的基本設(shè)置設(shè)計(jì)可以適用于長(zhǎng)距離QKD或Bell測(cè)試。 在不同的測(cè)量位置使用了兩個(gè)Logic16單元。糾纏的光子對(duì)被分裂，一個(gè)光子被路由到每個(gè)位置。 該測(cè)量需要每個(gè)Logic16單元6個(gè)以上的通道。

使用Logic16的許多輸入可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離量子協(xié)議。 使用分離的參考信號(hào)同步多個(gè)單元，并通過(guò)使用外部時(shí)基來(lái)避免后處理。 用可單獨(dú)調(diào)整的延遲補(bǔ)償光子的路徑長(zhǎng)度差異。

門控光子檢測(cè)

應(yīng)用：方便使用門控紅外光子探測(cè)器（例如InGaAs探測(cè)器）

右邊是門控光子檢測(cè)以測(cè)量糾纏光子對(duì)的示例實(shí)現(xiàn)。 門控光子探測(cè)器1由Logic16的脈沖發(fā)生器觸發(fā)。 到達(dá)此檢測(cè)器的光子充當(dāng)?shù)诙€(gè)光子的，第二光子被發(fā)送通過(guò)另一段光纖，以延遲其到達(dá)檢測(cè)器2的速度。檢測(cè)到的先導(dǎo)光子（加上一個(gè)延遲）觸發(fā)檢測(cè)器2的檢測(cè) 從Logic16的可編程輸出之一輸出TTL脈沖。 巧合和單打在板上進(jìn)行處理并發(fā)送到主機(jī)PC。

時(shí)間分辨單光子計(jì)數(shù)

時(shí)標(biāo)模式

應(yīng)用：熒光壽命測(cè)量，單個(gè)光子源的g（2）測(cè)量

以下設(shè)置可用于執(zhí)行各種單個(gè)光子源（NV中心，量子點(diǎn)等）的g（2）測(cè)量。

光源由脈沖發(fā)生器觸發(fā)，脈沖發(fā)生器被分為輸入1以記錄觸發(fā)時(shí)間。 來(lái)自單個(gè)光子源的發(fā)射被導(dǎo)向分束器，并在輸入2和3處檢測(cè)到輸出端口信號(hào)?？梢詫r(shí)標(biāo)濾波器設(shè)置為要求至少檢測(cè)至少兩個(gè)事件（觸發(fā)脈沖+ 1個(gè)光子）。 存儲(chǔ)時(shí)間標(biāo)簽并將其發(fā)送到主機(jī)PC。 這可以大大減少發(fā)送到主機(jī)PC的信息量。 FIFO方法按時(shí)間順序?qū)r(shí)間標(biāo)簽進(jìn)行排序，以進(jìn)行快速處理。

重合計(jì)數(shù)模式

應(yīng)用：光子源或檢測(cè)器表征，TCSPC直方圖

在實(shí)時(shí)獲取計(jì)數(shù)率非常重要的情況下，以Logic16的同時(shí)計(jì)數(shù)模式執(zhí)行測(cè)量可使數(shù)據(jù)處理變得快速而簡(jiǎn)單。 借助板載處理功能，即使使用小型，低功耗的主機(jī)PC，用戶也可以訪問(wèn)所有重合，反巧合和單打計(jì)數(shù)。 它消除了后處理的麻煩。

刊物

Logic16實(shí)際應(yīng)用

以Logic16為核心創(chuàng)建的教育性量子密鑰分發(fā)（QKD）演示。

Logic16支持的研究：

基于非投影測(cè)量的更多量子隨機(jī)性產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)

劉晨曦，李健，劉同軍，王小潤(rùn)，王四和王琴

J.物理 B：在。 大聲笑 選擇。 物理 52 145501（2019）

使用光在啟用量子的區(qū)塊鏈上進(jìn)行節(jié)能開(kāi)采

亞當(dāng)·本內(nèi)特（Shadb Daryanoosh）

arXiv：1902.09520（2019）

時(shí)空和極化超密度隱形傳態(tài)的空間應(yīng)用

約瑟夫·C·查普曼，特倫特·M·格雷厄姆，克里斯托弗·K·蔡特勒和保羅·格維特

arXiv：1901.07181（2019年）

1km OAM光纖上電信波長(zhǎng)高維軌道角動(dòng)量糾纏的分布

曹歡，高社成，張超，王建，何德勇，劉必恒，周正偉，朱國(guó)X，陳玉潔，李兆輝，余思遠(yuǎn)，云-黃峰，李傳峰，郭光燦

arXiv：1811.12195（2018）

單硅納米線中多光子糾纏量子態(tài)的生成

張敏，馮麗，周正，戴大和，任興

見(jiàn)Advanced Photonics 2018（BGPP，IPR，NP，NOMA，傳感器，網(wǎng)絡(luò)，SPPCom，SOF），OSA技術(shù)摘要（在線）（美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)，2018年），論文IM3B.3。

任意經(jīng)典光子統(tǒng)計(jì)的生成器

伊沃·斯特拉卡（Ivo Straka），杰羅米·米卡（JaromírMika）和米羅斯拉夫·耶澤克

選擇?？爝f26，8998-9010（2018）

具有延遲環(huán)定時(shí)的任意數(shù)字脈沖序列發(fā)生器

RadimHošák和MiroslavJe?ek

《科學(xué)儀器評(píng)論》 89，045103（2018）

三光子干擾的觀察

Sascha Agne，Thomas Kauten，Jeongwan Jin，Evan Meyer-Scott，Jeff Z.Salvail，Deny R.Hamel，Kevin J.Resch，Gregor Weihs和Thomas Jennewein

物理牧師118，153602（2017）

arxiv：1609.07508

通過(guò)將光子量子位一分為二來(lái)驗(yàn)證其存在，

Evan Meyer-Scott，Daniel McCloskey，KlaudiaGo?os，Jeff Z.Salvail，Kent A.G.Fisher，Deny Hamel，AdánCabello，Kevin J.Resch，Thomas Jennewein

期刊編號(hào)：Phys。牧師116，070501（2016）

向移動(dòng)接收器分配自由空間量子密鑰

Jean-Philippe Bourgoin，Brendon L.Higgins，Nick Gigov，Catherine Holloway，Chrisher J.Pugh，Sarah Kaiser，Miles Cranmer，Thomas Jennewein

選擇?？靾?bào)23，33437（2015）

時(shí)間和光譜分辨多光子相關(guān)器，用于300-900 nm

凱爾西·約翰森（Kelsey D.

J.應(yīng)用物理116，143101（2014）

嚴(yán)格局部性條件下的實(shí)驗(yàn)三粒子量子非局部性

C.Erven，E.Meyer-Scott，K.Fisher，J.Lavoie，B.L.Higgins，Z.Yan，C.J.Pugh，J.-P。布爾戈恩·普雷韋德?tīng)枺琇·K·謝爾姆·L·理查茲，N·吉戈夫，R·拉弗萊姆，G·韋斯，T·簡(jiǎn)內(nèi)溫，K·J·雷施

自然光子學(xué)8，292–296（2014）