宏观光子计数超越泊松噪声极限
光子计数是量子光学的基石。该团队在此展示了从0到超过9000个光子的精确计数,在整个范围内以至少4.1分贝的优势突破了泊松噪声极限。在每脉冲276个光子以内,该工作实现了亚单光子精度。为此,该团队将8个具有内在光子数分辨能力的超导纳米线单光子探测器复用到128个时间模式中。该团队利用基于模型的信息化表征对全部1024个探测区间进行优化,以实现最佳精度。该团队还通过量子探测器层析成像技术重构了完整器件的正算子取值测度(POVM),该测度包含1.38×10^8个矩阵元。在80千赫兹的实验重复频率下,该研究能够精确计数对应约71皮瓦光功率的光子,填补了从单光子测量到高灵敏度光功率计之间的空白。如此规模的光子数分辨探测器及其分析工具,将在表征大型量子态、精密计量学任务以及光功率标准领域发挥日益重要的作用。

