Logic16符合計數(shù)器

Logic16是一種邏輯相關單元，被設計為可用于在多光子相關計數(shù)和時間分辨信號分析中分析光子檢測信號的通用工具。 它以兩種不同的模式工作以提高測量的靈活性：同時計數(shù)模式和時間標記模式。

符合計數(shù)

Logic16專有的板載符合計數(shù)算法使用戶能夠：

●計算多16個輸入（同時超過4300萬）的所有可能的重合模式

●將輸入設置為符合有效，無效或忽略

●由于所有時間相關處理都在內部執(zhí)行，因此即使在小型，低功耗計算機上也可以使用

Logic16符合計數(shù)器

為實驗整合增值

●靈活性。用戶可以在配置A（156 ps分辨率，16個工作通道）和配置B之間進行實驗室內切換（78 ps分辨率，8個工作通道）。

●用戶選擇的重合模式檢測觸發(fā)的輸出脈沖

●可編程延遲輸出脈沖

●多功能脈沖發(fā)生器

●多個單元同步

●便利的USB 2.0接口（11 Mtags / s）

時標

Logic16時間標記器和時間標記過濾器使用戶能夠：

●長時間執(zhí)行連續(xù)的時間標記（在此處查看使用Logic16進行20h記錄的實現(xiàn)）

●執(zhí)行門控時間標記

●使用時間標簽過濾器僅記錄發(fā)生了一定數(shù)量的檢測的那些時間標簽

●通過使用時標濾波器，以高達190 MHz的持續(xù)數(shù)據(jù)速率進行測量†

●避免給主機PC負擔過多的原始數(shù)據(jù)文件，這些文件會使分析和后處理工作變得繁瑣

●屏蔽來自時間標簽濾波器的選擇輸入，允許選擇信號（例如，用于定時或同步）通過未經(jīng)濾波的

技術指標

運輸信息：重量（約）4磅； 尺寸（約）16“ x 12” x 4“

†時間標記器的突發(fā)速率為190 Mtag / s。 只要檢測事件發(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

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

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

軟件和驅動程序

Logic16帶有用于Windows的.NET和C ++驅動程序，以及用于使用Matlab，Labview，Python，MS visual studio和C ++直接控制單元的Linux驅動程序。

用戶手冊中提供了使用.NET和C ++的簡單程序示例，請參見“文檔”部分。

符合計數(shù)器（僅Windows）

為了在實驗室中快速起步，請使用UQD相關計數(shù)器執(zhí)行同時計數(shù)并記錄數(shù)據(jù)：

●設置通道參數(shù)（閾值，極性，延遲）

●設置符合模式以進行計數(shù)

●以CSV格式保存數(shù)據(jù)

●保存并重新加載參數(shù)設置以供以后使用

●獲取時序直方圖

時標資源管理器（僅Windows）

使用Timetag Explorer在主機上測試Logic16的安裝和運行，并調試設置集成。

●測試并驗證所有可能的輸入配置和設置

●檢查數(shù)據(jù)采集和符合計數(shù)

●高速保存時間標簽文件

功能概要

機載符合計數(shù)：

●在100 MHz的同時計數(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器集成調制器，脈沖光源等。

時標硬件操作模式：

連續(xù)時間標簽流

●保留所有時間標簽

門控

●觸發(fā)單個輸入（例如，預示光子源）

●僅在門處于活動狀態(tài)時保留時間標簽

已過濾

●僅在事件中發(fā)生定義數(shù)量的事件時才保留時間標記用戶設置的時間過濾器窗口。

●用于需要時間的飛行時間或起停時間測量來自激發(fā)激光的標簽（例如76 MHz）

●在多光子實驗中使用，以防止大輸出文件尺寸

軟件和系統(tǒng)功能

時標資源管理器（僅Windows）

●監(jiān)視時間標簽流，重合計數(shù)，停止開始測量

●將時間標簽保存到文件

關聯(lián)計數(shù)器（僅Windows，執(zhí)行并記錄一致計數(shù)）

●監(jiān)控并記錄巧合計數(shù)

●創(chuàng)建起止直方圖

NET for Windows，以及Windows和Linux的C ++驅動程序

直接從Matlab，Labview，MS Visual Studio，C＃，VB，Python控制.NET驅動程序

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

應用

我們的產品可用于多種應用，包括：

●量子糾纏研究，包括帶有多個光子探測器的貝爾測試

●多光子量子糾纏研究

●具有主動前饋的光子量子計算

●量子通信與密碼學研究

●與多個遠距離測量站點的長距離量子通信

●跨多個光子通道的時間分辨單光子計數(shù)，例如 g（2），g（3）

●熒光壽命測量

●熒光壽命成像顯微鏡（FLIM）

●多擊中延遲脈沖發(fā)生器

●重合模式檢測器

●激光雷達

●時間戳和時間間隔分析

舉例

實驗裝置的想法

Logic16可用于各種實驗配置中，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，并在下表中對功能進行了比較。 在這里可以找到更多的應用程序。

機載符合計數(shù)

應用：貝爾不等式測試

下圖是CHSH貝爾測試的示例設置，用于雙光子糾纏的實驗研究。 要證明違反CHSH不等式，需要計算檢測器1-4的符合和反符合的次數(shù)。 注意，對n個糾纏的光子執(zhí)行貝爾測試所需的檢測器數(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數(shù)（在一個檢測器處計數(shù)），而無需后期處理時間標簽或使主機PC負擔大量數(shù)據(jù)。 借助Logic16專有的機載巧合計數(shù)算法，可以使用“小型，低功耗”計算機獲得這些巧合和單數(shù)計數(shù)。 想象一下，在實驗室周圍擺放著10年歷史的筆記本電腦，它沒有能力對時間標簽進行后處理– Logic16通過內部處理密集型處理，使用這種計算機進行Bell測試測量。 由于有16個輸入通道，一個單元多可以完成4光子（局部）糾纏（通過同步單元可以實現(xiàn)更多糾纏）。 用戶還可以通過每個通道上的可單獨調整的延遲來補償變化的路徑長度差異，延遲范圍高達40μs（受測量速率限制）。

在時間標記模式下進行長距離重合計數(shù)

應用范圍：長距離量子通信，QKD，量子糾纏（貝爾測試）

下面的基本設置設計可以適用于長距離QKD或Bell測試。 在不同的測量位置使用了兩個Logic16單元。糾纏的光子對被分裂，一個光子被路由到每個位置。 該測量需要每個Logic16單元6個以上的通道。

使用Logic16的許多輸入可以實現(xiàn)長距離量子協(xié)議。 使用分離的參考信號同步多個單元，并通過使用外部時基來避免后處理。 用可單獨調整的延遲補償光子的路徑長度差異。

門控光子檢測

應用：方便使用門控紅外光子探測器（例如InGaAs探測器）

右邊是門控光子檢測以測量糾纏光子對的示例實現(xiàn)。 門控光子探測器1由Logic16的脈沖發(fā)生器觸發(fā)。 到達此檢測器的光子充當?shù)诙€光子的，第二光子被發(fā)送通過另一段光纖，以延遲其到達檢測器2的速度。檢測到的先導光子（加上一個延遲）觸發(fā)檢測器2的檢測 從Logic16的可編程輸出之一輸出TTL脈沖。 巧合和單打在板上進行處理并發(fā)送到主機PC。

時間分辨單光子計數(shù)

時標模式

應用：熒光壽命測量，單個光子源的g（2）測量

以下設置可用于執(zhí)行各種單個光子源（NV中心，量子點等）的g（2）測量。

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)時間。 來自單個光子源的發(fā)射被導向分束器，并在輸入2和3處檢測到輸出端口信號?？梢詫r標濾波器設置為要求至少檢測至少兩個事件（觸發(fā)脈沖+ 1個光子）。 存儲時間標簽并將其發(fā)送到主機PC。 這可以大大減少發(fā)送到主機PC的信息量。 FIFO方法按時間順序對時間標簽進行排序，以進行快速處理。

重合計數(shù)模式

應用：光子源或檢測器表征，TCSPC直方圖

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

刊物

Logic16實際應用

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：

基于非投影測量的更多量子隨機性產生的實驗實現(xiàn)

劉晨曦，李健，劉同軍，王小潤，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)塊鏈上進行節(jié)能開采

亞當·本內特（Shadb Daryanoosh）

arXiv：1902.09520（2019）

時空和極化超密度隱形傳態(tài)的空間應用

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光纖上電信波長高維軌道角動量糾纏的分布

曹歡，高社成，張超，王建，何德勇，劉必恒，周正偉，朱國X，陳玉潔，李兆輝，余思遠，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Advanced Photonics 2018（BGPP，IPR，NP，NOMA，傳感器，網(wǎng)絡，SPPCom，SOF），OSA技術摘要（在線）（美國光學學會，2018年），論文IM3B.3。

任意經(jīng)典光子統(tǒng)計的生成器

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)定時的任意數(shù)字脈沖序列發(fā)生器

RadimHošák和MiroslavJe?ek

《科學儀器評論》 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

通過將光子量子位一分為二來驗證其存在，

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：Phys。牧師116，070501（2016）

向移動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?/span>23，33437（2015）

時間和光譜分辨多光子相關器，用于300-900 nm

凱爾西·約翰森（Kelsey D.

J.應用物理116，143101（2014）

嚴格局部性條件下的實驗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·普雷韋德爾，L·K·謝爾姆·L·理查茲，N·吉戈夫，R·拉弗萊姆，G·韋斯，T·簡內溫，K·J·雷施

自然光子學8，292–296（2014）