| Extended abstract(Chinese) | 第6页 |
| Abstract | 第6页 |
| 长摘要 | 第7-10页 |
| Acknowledgement | 第10-15页 |
| Introduction | 第15-18页 |
| Publications and awards | 第18-20页 |
| Ⅰ Theoretical and Experimental Tools | 第20-78页 |
| 1 Quantum Theory of Light | 第22-38页 |
| 1.1 Photons | 第23-24页 |
| 1.2 Representations of quantum states | 第24-28页 |
| 1.3 Gaussian manipulations | 第28-30页 |
| 1.4 Gaussian states | 第30-33页 |
| 1.5 Non-Gaussian states | 第33-37页 |
| 1.6 Conclusion | 第37-38页 |
| 2 Nonlinear Frequency Conversion | 第38-52页 |
| 2.1 Introduction | 第39页 |
| 2.2 Spontaneous down-conversion | 第39-46页 |
| 2.3 Coherent frequency up- and down-conversion | 第46-51页 |
| 2.4 Conclusion | 第51-52页 |
| 3 Quantum Theory of Measurements | 第52-66页 |
| 3.1 Positive Operator Valued Measures | 第53页 |
| 3.2 Photon detectors | 第53-56页 |
| 3.3 Homodyne detector | 第56-58页 |
| 3.4 Conditional state preparation | 第58-63页 |
| 3.5 MaxLik for quantum state tomography | 第63-64页 |
| 3.6 Conclusion | 第64-66页 |
| 4 Automatic Locking System | 第66-78页 |
| 4.1 Introduction | 第67页 |
| 4.2 Algorithm and model | 第67-70页 |
| 4.3 Cavity locking | 第70-75页 |
| 4.4 Integration and remote monitor | 第75-76页 |
| 4.5 Conclusion | 第76-78页 |
| Ⅱ Hybrid Entanglement Generation | 第78-150页 |
| 5 Heralded Fock States | 第80-104页 |
| 5.1 Single-photon state generation | 第81-92页 |
| 5.2 Two-photon state generation | 第92-94页 |
| 5.3 Engineering of two-photon superposition states | 第94-99页 |
| 5.4 Heralding photons with temporal separation | 第99-103页 |
| 5.5 Conclusion | 第103-104页 |
| 6 Schrodinger Cat States | 第104-124页 |
| 6.1 Generation of odd cat states | 第105-112页 |
| 6.2 π-phase gate for generating even cat state | 第112-117页 |
| 6.3 State engineering with time-separated conditioning | 第117-122页 |
| 6.4 Conclusion | 第122-124页 |
| 7 Hybrid entangled states | 第124-150页 |
| 7.1 Hybrid qubit entanglement | 第125-132页 |
| 7.2 Hybrid qutrit entanglement | 第132-137页 |
| 7.3 Additional subtraction for hybrid qubit entanglement | 第137-143页 |
| 7.4 Squeezing-induced micro-macro states | 第143-148页 |
| 7.5 Conclusion | 第148-150页 |
| Ⅲ Frequency Up-conversion | 第150-180页 |
| 8 Coincident Frequency Up-conversion System | 第152-166页 |
| 8.1 Introduction | 第153-156页 |
| 8.2 Synchronized fiber lasers | 第156-161页 |
| 8.3 Up-conversion system | 第161-162页 |
| 8.4 Results and discussion | 第162-165页 |
| 8.5 Conclusion | 第165-166页 |
| 9 Applications of Frequency Conversion System | 第166-180页 |
| 9.1 Infrared photon-number-resolving detection | 第167-170页 |
| 9.2 Few-photon-level infrared imaging | 第170-176页 |
| 9.3 Generation of mid-infrared light | 第176-179页 |
| 9.4 Conclusion | 第179-180页 |
| Conclusion and outlook | 第180-184页 |
| Appendix | 第184-186页 |
| A Mathematical formula | 第186-188页 |
| A.1 Gauss integrals | 第186页 |
| A.2 Laguerre polynomials | 第186页 |
| A.3 Hermite polynomials(physicists' version) | 第186-188页 |
| B g~((2))(0)invariance to loss | 第188-192页 |
| B.1 Expectation value for symmetric ordered operator | 第188页 |
| B.2 Symmetric ordering of field operator | 第188-189页 |
| B.3 Single-mode Gaussian state | 第189-190页 |
| B.4 Loss on single-mode Gaussian state | 第190-191页 |
| B.5 g~((2))(0) invariant to loss | 第191-192页 |
| C Homodyne data simulation | 第192-194页 |
| C.1 Intuitive method | 第192-193页 |
| C.2 Homodyne signal simulation | 第193页 |
| C.3 Quantum state reconstruction | 第193-194页 |
| D Qmixer | 第194-198页 |
| D.1 Fock states generation | 第194页 |
| D.2 Superposition of |0> and |2> | 第194-195页 |
| D.3 Photon-subtracted squeezed vacuum states | 第195-196页 |
| D.4 Squeezed cat states from |n> | 第196页 |
| D.5 Quantum-optical catalysis | 第196-197页 |
| D.6 Amplification of cat states | 第197-198页 |
| E MCU locking | 第198-200页 |
| E.1 Pseudo code for multi-locking | 第198页 |
| E.2 Configuration of integration box | 第198-200页 |
| F SSPD | 第200-202页 |
| F.1 Structure | 第200-201页 |
| F.2 Performance | 第201页 |
| F.3 Optimization | 第201-202页 |
| Bibliography | 第202-213页 |
