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通过相干布居俘获实现场压缩算符
摘要： 我们提出了一种方案，利用（cid:2）构型中近共振修饰的三能级原子，在光学腔内产生两模和四模场的幺正压缩。修饰场打开了两个相干布居俘获（CPT）窗口，在这些窗口内原子主要处于暗态，并为修饰场本身及其他施加的场产生强非线性效应。两模压缩算符从共用CPT窗口的原子自由度中分离出来，而多模压缩算符则分隔在不同的CPT窗口中。由此产生的两模和多模相互作用强度比以往所有场与原子远失谐的色散方案至少高出一个数量级。由于原子几乎被俘获在长寿命的叠加态中，本近共振方案对自发辐射具有鲁棒性。
关键词： 场压缩、相干布居囚禁、光学腔、量子光学、三能级原子
更新于2025-09-23 15:23:52
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[2018年IEEE第15届第四组光子学国际会议(GFP) - 坎昆(2018.8.29-2018.8.31)] 2018年IEEE第15届第四组光子学国际会议(GFP) - 关于将SOI光子学上实现的量子光学对源转移到电子晶圆上的研究
摘要： 基于绝缘体上硅技术实现了一种用于粗波分复用和密集波分复用发射的微环辅助光子对引擎。该光子芯片中光子对发射的符合计数显示出95%的可见度。在将器件晶圆级转移至1550纳米波段的BiCMOS电子晶圆后，仅观察到轻微的性能退化。
关键词： 光子对源，三维集成，硅光子学，量子光学
更新于2025-09-23 15:22:29
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高斯玻色信道的主要化保持性
摘要： 研究表明，相位不敏感的高斯玻色信道在谐振子被动态集合上具有保序性。这意味着通过任意相位不敏感高斯玻色信道转换后，原本在保序关系下可比的被动态仍保持可比性。我们的证明基于一种称为福克保序的新预序关系——该关系对被动态而言与常规保序完全一致，同时还能根据平均玻色子数诱导出另一种序关系，从而将量子态的能量与无序度概念联系起来。我们讨论了这种保序特性在高斯玻色信道广播通信容量语境下的意义。由于大部分结论与所研究系统的具体性质无关，这些成果可推广至其他量子系统与哈密顿量，为量子信息理论（尤其是量子热力学）提供新的研究工具。
关键词： 量子信道、优超理论、被动态、高斯玻色信道、量子光学
更新于2025-09-23 15:21:21
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利用可见光和红外光冷却原子离子
摘要： 我们仅使用可见光和红外激光实现了表面电极阱中单电荷钙离子的装载、冷却与探测。不同于采用偶极允许跃迁的标准冷却方法，我们将729纳米四极跃迁的功率展宽与854纳米偶极允许跃迁对上能级的猝灭相结合。通过观测由此产生的393纳米荧光，实现了无背景的离子探测。研究表明该系统可在多普勒冷却与边带冷却模式间平滑过渡，并验证了该范围内的理论预测。我们获得的散射率可靠支持碰撞后重新冷却，并允许从热原子束中装载离子。本工作与当前光学波导技术的最新进展兼容，从而为大规模量子信息处理开辟了技术路径。当介电材料靠近被囚禁离子时，该方法还具有额外优势——所使用的波长不会导致显著电荷积累，这将促进远程离子间高速光学接口的实现。
关键词： 囚禁离子、激光冷却、量子光学
更新于2025-09-23 15:21:21
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通过德布罗意波长区分纠缠光子对与经典光子
摘要： 量子光学主要基于这样一个基本概念：多体态的衍射和干涉图样由其德布罗意波长决定。本文证明，对于一个子系统处于经典相干态、另一个子系统处于纠缠态的混合态，这一结论依然成立。我们展示了在所有经典参数相同的情况下，利用德布罗意波长来区分量子光与经典光。
关键词： 纠缠光子、德布罗意波长、量子光学、经典光子、量子-经典区分
更新于2025-09-23 15:21:01
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π介子氦原子的激光光谱学
摘要： 带电π介子是质量最轻、寿命最长的介子。当原子中的轨道电子被带负电的介子取代时，就会形成介原子。对这些原子进行激光光谱分析，应能高精度测定介子的质量等特性，并可为涉及介子的奇异力设定上限（正如其他反质子实验中所做的那样）。特别是测定π?介子的质量，有助于直接实验约束μ子反中微子的质量。然而，由于可合成的介原子数量极少，且其吸收介子进入原子核的典型寿命极短（不足一皮秒），此前从未实现过介原子的激光激发。亚稳态π介子氦（π?He?）是一种假想的三体原子，由氦-4原子核、一个电子和一个占据大主量子数（n≈16）与大轨道角动量量子数（l≈n?1）里德伯态的π?组成。理论预测π?He?原子具有异常长的纳秒级寿命，这为开展激光光谱分析提供了可能。由于自旋为零的π?与?He原子核之间不存在超精细相互作用，其原子结构具有独特性。我们通过在超流氦靶中合成π?He?，并利用183,760吉赫兹的近红外共振频率激发π?占据的π?He?轨道(n,l)=(17,16)→(17,15)跃迁。激光引发的电磁级联过程最终导致原子核吸收π?并发生裂变。通过探测释放的中子、质子和氘核碎片信号，证实了原子中激光诱导共振的存在，从而确认了π?He?的存在。这项工作使得量子光学实验技术能够应用于介子研究。
关键词： π介子氦原子，激光光谱学，介子，量子光学
更新于2025-09-23 15:21:01
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量子比特-光子束缚态的有效多体哈密顿量
摘要： 与结构化浴耦合的量子发射体（QEs）可在其周围局域多个光子并形成量子比特-光子束缚态。在马尔可夫或弱耦合区域，已知通过这些单光子束缚态实现的量子发射体相互作用会产生具有可调但微扰性相互作用的等效多体量子发射体哈密顿量。本研究探讨了非马尔可夫或强耦合区域中不同激发子空间内此类模型的涌现现象。通过解析方法表征了最多含三个激发的非马尔可夫区域等效模型，揭示了双子态或三子态的存在。此外，我们为多激发系统提供了数值结果，展示了具有光学可调相互作用极化子模型的涌现，其多体基态呈现超流-莫特绝缘体相变。
关键词： 长程相互作用、量子模拟、量子光学
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于Wehrl熵的单模量子光学态非经典性量化
摘要： 量子化光的非经典态通过Glauber-Sudarshan P分布描述，该分布并非真正的经典概率分布。尽管多次尝试，为单模光量子态定义统一的非经典性(NC)度量仍是悬而未决的任务。我们先前工作[Phys. Rev. A 95, 012330 (2017)]表明，现有著名度量无法量化经多重非经典性诱导操作生成的单模态的NC。本文提出单模量子态NC的新度量方法：该态总Wehrl熵与其经典特性导致的最大Wehrl熵之差。经典参考态在与该态相同的冯·诺依曼熵随机性水平上选取。针对纯态，我们进一步从相空间采样熵及纠缠产生潜力两方面给出该度量的操作解释。我们获得了纯态和高斯混合态NC的解析表达式，证明该方法不仅能一致量化单非经典性诱导操作生成的态，对更广泛的多重非经典性诱导操作生成态类同样有效。但非高斯混合态的NC评估需大量数值计算，超出本文研究范围。最后我们总结了若干开放性问题。
关键词： 韦尔熵、量子性、相空间分布、量子光学、非经典性
更新于2025-09-23 15:21:01
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功能
摘要： 我们提出一种量子光学器件，用于实验实现量子过程——该过程能在任意量子态应用和/或测量前，对其通常高度奇异的Glauber-Sudarshan P函数进行正则化处理。这使得我们能够制备具有正则P函数（亦称非经典性准概率）的广泛非经典态类别。为此，输入态与特定高斯或非高斯经典态在高度透射分束器上耦合。我们通过平衡与非平衡零差检测直接采样所实现过程的输出态，该方法无需进一步正则化或态重构。数值模拟验证了本方法的可行性，并概述了向多模光推广的方案。
关键词： 量子过程、Glauber-Sudarshan P函数、零差检测、非经典态、量子光学
更新于2025-09-23 15:21:01
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基于量子点光子的纠缠传态：迈向固态量子网络
摘要： 半导体量子点正成为最具前景的非经典光源之一，有望为未来量子网络奠定基础。它们能以前所未有的亮度、不可区分性和纠缠度产生单光子及纠缠光子对。这些特性最近使得执行高级量子光学协议成为可能——这类协议此前对单个量子发射体而言难以实现。本研究报道了两项利用纠缠非局域性实现量子态隐形传态的实验：三光子态隐形传态与四光子纠缠隐形传态。我们结合所建立的理论模型（该模型解释了量子源的非理想性）讨论全部实验结果。理论与实验的高度吻合使我们深入理解了量子源各参数如何影响传态保真度，并明确了突破经典极限所需条件。最终，我们的模型指明了如何进一步改进量子点纠缠光子源以实现实用化量子网络。
关键词： 量子隐形传态、纠缠交换、量子光学、半导体物理、量子纠缠、量子点
更新于2025-09-23 15:19:57