Talbot-Lau interferometry with fullerenes: Sensitivity to inertial forces and vibrational dephasing
我们讨论了近场干涉仪中的物质波实验，并着重讨论了由于惯性力引起的失相现象。它们的存在可能导致所观察到的干涉对比度的显著降低，即使它们不会导致真正的退相干。我们提供了最重要的影响的定量估计，并通过实验证明了声振动的强烈影响。由于惯性力的影响越来越重要的干涉测量与更大质量的粒子，他们必须被识别和补偿在未来的实验。
2004-11-16 quant-ph
A charged particle Talbot-Lau interferometer and magnetic field sensing
我们提出了第一个演示的三光栅Talbot-Lau干涉仪的电子。作为原理的证明，干涉仪用于测量磁场。该装置类似于经典的莫尔偏折仪。扩展这项工作的可能性，以建立一个按比例放大的带电粒子偏转仪或干涉仪灵敏的磁场传感表示。
2013-05-30 physics.ins-det quant-ph
Matter waves in the Talbot-Lau interferometry
本文用路径积分方法详细计算了粒子从分布源射出，通过$G_{0}$和$G_{1}$两个光栅狭缝到达探测器的路径。狭缝由高斯函数表示，高斯函数模拟狭缝的模糊边缘。用这种方法计算的物质波在光栅之间和第二个光栅后面都显示出完美的干涉图样。详细讨论了再现干涉图样的相干和非相干分布粒子源。傍轴近似是将分布源移到无穷远时的波函数。光栅$G_{1}$的边缘更硬的狭缝通过用更硬的高斯函数的叠加来模拟这些狭缝来检查。至于这里的粒子，我们考虑富勒烯分子。采用分子的德布罗意波长等于5 μ m。
2010-09-17 quant-ph
Requirements for probing chiral Casimir-Polder forces in a molecular Talbot-Lau interferometer
本文理论分析三光栅分子 Talbot-Lau 干涉仪中手性 CP 力的探测条件，表明手性涂层或材料可增强对映体选择性，并在非迟滞区产生与电、磁效应可比的信号。
2024-04-10 physics.chem-ph quant-ph
Matter-wave interferometry with composite quantum objects
我们讨论了有机分子，团簇和纳米粒子的量子光学的现代发展-特别是近场物质波干涉测量的最新实现。相空间中统一的理论描述使我们能够在位置空间和时域中平等地描述量子干涉。为了建立物质波干涉仪作为一个通用的工具，它可以接受和解决各种纳米粒子，我们详细介绍了新的量子光学元件，如衍射光栅的物质和光，以及它们的吸收和色散与复杂材料的相互作用。本文介绍了Talbot-Lau干涉仪（TLI）、Kapitza-Dirac-Talbot-Lau干涉仪（KDTLI）和脉冲光栅干涉仪（OTIMA）作为研究复合物质量子波动性质的最先进的装置。这些实验定义了当前量子宏观干涉探测的质量和复杂性记录，它们为量子辅助计量学在物理化学和生物分子物理学中的应用开辟了新的途径。
2015-01-30 quant-ph
Phase Space Tomography of Matter-Wave Diffraction in the Talbot Regime
本文报道了德布罗意干涉中大分子运动量子态的维格纳分布函数（WDF）重建的理论研究。富勒烯等的德布罗意干涉已经证明了这些重粒子的波动行为，而我们的目标是提取更多关于运动中叠加量子态的定量信息。我们模拟重建的WDF数值分析概率分布的基础上，并通过改变参数，这是相关的实验研究其属性。即使在近场实验中描述的WDF不能完全重建，我们观察到负性，即使在部分重建的WDF。我们进一步考虑非相干因素来模拟实验情况，如有限数量的狭缝，准直，粒子-狭缝范德华相互作用。在此基础上，我们找到了在分子Talbot-Lau干涉术中由Talbot干涉条纹重建WDF的实验条件。
2012-03-04 physics.atm-clus physics.atom-ph quant-ph
Matter-wave physics with nanoparticles and biomolecules
这些讲义来自于“Les Houches暑期学校，第cVII期-原子物理学的当前趋势，2016年7月”。它的目的是为学生提供一个指南，以选择目前分子量子光学的焦点主题，并补充了相关主题的早期讲座[Arndt等人，2014年]。本文综述了有机大分子量子光学研究的最新进展。特别是，我们提出了成功的实验的分子的生物学的重要性，如神经递质和映射出的路线，对大型生物物质，如蛋白质的干涉。内部复杂的分子与各种分束器的相互作用进行了讨论，在一个单一的纳米机械光栅和Kapitza-狄拉克Talbot-Lau近场干涉仪的远场衍射-解决最近的进展，实验挑战，和前景的量子增强计量的高度复杂系统在气相中。这篇评论的一个中心部分涉及中性生物分子的慢束的制备，范围从单个氨基酸到微环境中的蛋白质或肽。
2017-03-06 quant-ph
Matter-wave interferometry: towards antimatter interferometers
从一个基本的模型和完善它，以考虑到更现实的影响，我们讨论了物质波干涉术在不同的配置的局限性和优势。我们专注于将这种方法应用于涉及反物质（如正电子和正电子素原子）的场景的可能性。特别地，我们研究了具有材料光栅的Talbot-Lau干涉仪，并详细讨论了可能的实验验证的结果。
2015-09-01 quant-ph
Testing spontaneous localization theories with matter-wave interferometry
我们建议在全光时域Talbot-Lau干涉仪中测试质量超过1000000 amu的团簇的连续自发局域化（CSL）理论。通过评估相关的环境退相干机制，以及相对于光栅条纹的颗粒尺寸的增长，我们认为，它将是可行的，以测试量子叠加原理的质量范围内排除最近的CSL效应的估计。
2011-05-02 quant-ph
Bounds on Collapse Models from Matter-Wave Interferometry: Calculational details
利用密度矩阵理论，推导了由一类主方程预测的物质波干涉计量学中干涉图样的一个简单公式。我们将得到的公式应用于最相关的坍缩模型，即Ghirardi-Rimini-Weber（GRW）模型，连续自发局域化（CSL）模型及其耗散（dCSL）和非马尔可夫推广（cCSL），具有普适位置局域化的量子力学（QMUPL）和Diósi-Penrose（DP）模型。我们讨论了坍缩模型动力学沿3个空间方向的可分性、傍轴近似的有效性和放大机制。我们得到了在远场和近场极限的解析表达式。这些结果与Wigner函数形式主义中已经导出的结果一致。我们将理论预测与两个相关的物质波实验的实验数据进行了比较：2012年的远场实验和2013年阿恩特小组的Kapitza Dirac Talbot Lau（KDTL）近场实验。我们显示了每个崩溃模型的参数空间的区域，这是由这些实验排除。我们发现，物质波实验提供模型不敏感的界限，有效的耗散和非马尔可夫广义的广泛的家庭。
2017-05-31 quant-ph
Matter-wave interferometer for large molecules
我们展示了一个近场Talbot-Lau干涉仪的C-70富勒烯分子。这种干涉仪特别适合于较大的质量。利用三个周期为1微米的独立金光栅和一束横向非相干但速度选择的分子束，我们实现了40%的干涉条纹可见度和高计数率。高可见度和它的速度依赖性都与考虑分子与光栅的范德华相互作用的量子模拟很好地一致，并且与经典莫尔模型形成鲜明对比。
2002-02-26 quant-ph
A momentum filter for atomic gas
我们提出并证明了一个动量过滤原子气体的基础上设计的Talbot-Lau干涉仪。它由两个相同的光学驻波脉冲组成，它们之间的延迟等于半塔尔博特时间的奇数倍。雪茄形凝聚体的一维动量宽度沿长度方向被迅速地净化到最小值，这对应于我们实验中禁闭阱的基态能量。我们发现理论分析和实验结果之间的良好协议。该滤波器对非凝聚态冷原子也是有效的，具有广泛的应用前景。
2013-06-13 cond-mat.quant-gas physics.atm-clus quant-ph
Theory of near-field matter wave interference beyond the eikonal approximation
对Talbot-Lau干涉与物质波的关系进行了广义描述，该描述考虑了任意光栅相互作用和真实光束特性。光束粒子和光学元件之间的色散相互作用强烈地影响这种近场效应中的干涉图案，并且已知如果使用越来越大质量和复杂的粒子，则会主导条纹可见度。我们结合半经典散射理论和相空间公式，给出了光栅相互作用过程的一般描述。它有助于系统地改善程函近似使用到目前为止，并评估其制度的有效性。
2008-08-18 quant-ph
Nanoparticle Interferometer by Throw and Catch
本文提出一种纳米粒子 Talbot-Lau 物质波干涉仪设计，通过模拟和初步实验验证其可观测 $10^6$ amu SiO$_2$ 粒子干涉条纹，并可扩展至 $10^8$ amu。
2024-05-08 quant-ph
Influence of molecular temperature on the coherence of fullerenes in a near-field interferometer
我们在Talbot-Lau干涉仪中研究了C_（70）富勒烯物质波随温度的变化。虽然理想的条纹可见度是在中等的分子温度下观察到的，我们发现一个逐渐退化的干涉对比度，如果分子被加热之前进入干涉仪。提出了一种计算自由飞行分子微正则温度分布的方法。通过这种方式，干涉对比度的加热依赖性降低可以与量子理论的预测进行比较。我们发现，所观察到的相干性损失同意定量预期的退相干率由于热分子发出的热辐射。
2005-02-04 quant-ph
The wave nature of biomolecules and fluorofullerenes
我们证明了量子干涉四苯基卟啉，第一个生物分子表现出波的性质，并为fluorofullerene C60 F48使用近场塔尔博特-劳干涉仪。对于卟啉，这是区别于它们的低对称性和丰富的有机系统中出现，我们发现理论上预期的最大干涉对比度和预期的依赖于德布罗意波长。对于C60 F48，观察到的条纹可见度低于预期值，但高对比度仍然为观察到的条纹图案的量子特性提供了很好的证据。因此，氟富勒烯为德布罗意波实验的复杂性和质量（1632 amu）设定了新的标志，超过了以前的质量记录的两倍。
2003-09-01 quant-ph
Concept of an ionizing time-domain matter-wave interferometer
本文讨论了时域全光电离物质波干涉仪的概念。拟议的装置旨在测试高质量团簇和分子的波动性质，它将使用相同的激光系统对广泛的原子进行新的精确实验。传播的粒子被三个脉冲的紫外激光束照射，该激光束通过有效的单光子吸收分离电子。光栅的周期可以小到80 nm，这使得冷原子的衍射角很宽，甚至对于非常大的原子团簇也可以实现紧凑的结构。考虑到粒子-光相互作用的相干和非相干部分，我们证明了物质波的相位和振幅调制的综合效应引起了Talbot-Lau干涉效应，其特征依赖于脉冲延迟时间。
2011-02-17 quant-ph
Structured free-space optical fields for transverse and longitudinal control of electron matter waves
该研究将 Kapitza-Dirac 效应扩展至结构化脉冲激光，实现慢电子波包的横纵向相位与能量-动量相干控制。
2024-04-05 physics.optics quant-ph
Experimental challenges for high-mass matter-wave interference with nanoparticles
我们讨论了金属和电介质纳米粒子的自由光束对物质波干涉实验的最新进展。他们需要一个辉煌的源，一个有效的检测方案和一个相干的方法来划分与这些集群相关的德布罗意波：我们描述了一种基于磁控溅射源的方法，该溅射源产生了一个强烈的集群光束，具有广泛的质量色散，但小的速度扩展为10%。该源是通用的，因为它可以用于所有导电和许多半导体甚至绝缘材料。在这里，我们专注于金属和铌酸锂与低功函数的散装，因此低集群电离能。这使我们能够实现光电离光栅相干物质波分束器，也实现了一个有效的电离检测方案。这些新的方法现在结合在一个升级的Talbot-Lau干涉仪与三个266 nm的耗尽光栅。我们在这里描述的实验边界条件，以及如何实现它们在实验室中。下一代近场干涉仪将使我们能够很快将物质波干涉的极限推到10兆道尔顿。
2023-01-26 quant-ph
Matter-wave interference of a native polypeptide
物质的德布罗意波性质是基本量子物理学的典范，可以精确测量力、基本常数甚至材料特性。然而，尽管物质波干涉测量现在在许多实验室中被常规地实现，但这一壮举对于大量的天然多肽（生命的构建块）仍然是一个突出的挑战，这些天然多肽在生物学中无处不在，但脆弱且难以处理。在这里，我们展示了短杆菌肽（一种由15个氨基酸组成的天然抗生素）的量子波性质。飞秒激光解吸的强度高达1~TW/cm $^2$薄的生物分子膜将这些分子转移到一个冷的惰性气体射流。尽管肽的德布罗意波长小至350 fm，但在我们的全光时域Talbot-Lau干涉仪中，分子相干性是分子尺寸的20倍以上。我们比较观察到的干涉条纹两个不同的干涉阶数与模型，其中包括一个严格的治疗肽的量子波性质以及量子化学评估其光学性质，以区分我们的结果从经典的预测。以这种多肽作为原型生物分子成功实现量子光学，为量子辅助分子计量学，特别是一大类生物相关分子的光谱学铺平了道路。
2019-10-31 physics.atom-ph quant-ph
