Frequency matching in light storage spectroscopy of atomic Raman transitions
本文研究了在双光子失谐量变化的情况下,光场驱动的双光子耦合系统中光在原子样品中的存储。在存在电磁感应透明(EIT)的情况下,通过动态地改变群速度来存储光并从样品中取回光。结果表明,在EIT透明窗口内,对于任意的双光子失谐,提取光脉冲的载波频率都与原子基态跃迁和控制场的双光子共振频率相匹配.本文从理论和实验两方面研究了这种非光谱滤波效应。它可以用于双光子共振的高速精密测量,例如在光学磁力测量中。
2009-10-06 physics.atom-ph physics.optics
Motion-induced signal revival in pulsed Rydberg four-wave mixing beyond the frozen gas limit
本文介绍了在原子气室中对里德堡态脉冲四波混频的测量。里德堡态的激发由纳秒时间尺度上的脉冲双光子激发进行,该脉冲双光子激发与相位匹配几何形状中的第三CW激光相结合,从而在相同的时间尺度上产生光发射。一个额外的信号峰后不久观察到的脉冲,可以归因于复兴的建设性的辐射原子偶极子的不同速度类之间的干涉。此外,我们还研究了四波混频信号的密度依赖性。从相应曲线的形状,我们能够确认系统的光子部分中的能量和动量守恒。
2014-10-03 physics.atom-ph
Electric field measurements of Rydberg atomic frequency comb based on pulsed laser excitation
本研究提出了一种基于脉冲激光激发里德堡原子的频率梳方法用于电场测量,通过双光子共振激发多速度群原子,显著提高了原子布居数和传感密度,在20 kHz至96 MHz宽频段内实现了高灵敏度电场测量,最小灵敏度达2.9 μV/cm/Hz^(1/2),为微波计量提供了创新技术方法。
2025-07-11 physics.atom-ph quant-ph
Light storage in a room temperature atomic vapor based on coherent population oscillations
本文报道了在室温原子气室中基于相干布居振荡(CPO)的光存储的实验观察。在亚稳态$^4$ He中,通过偏振选择的$Λ$系统的基态能级之间使用超箭头CPO,这样的光存储被实验证明是相位保持的。因为它不涉及任何原子相干性,所以它具有对诸如小的磁场不均匀性的退相效应鲁棒的优点。存储时间受到$Λ$系统基态的布居寿命的限制。
2014-10-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Dick effect in a pulsed atomic clock using Coherent Population Trapping
当辅助频率源仅被周期性采样时,Dick效应可能是无源原子频率标准可实现的频率稳定度的限制。在这里,我们分析了迪克效应的脉冲蒸汽细胞时钟使用相干布居捕获(CPT)。由于其特定的询问过程没有原子准备也没有检测到拉姆齐脉冲之外,它表现出对振荡器相位噪声的灵敏度函数的原始形状。使用三能级原子模型的数值计算成功地与测量相比,灵敏度函数的近似公式作为一个易于使用的工具。我们的CPT时钟的相位噪声的灵敏度与时钟的占空比相同,使用两个级别的系统进行比较,揭示了更高的灵敏度在CPT的情况下。自由演化时间变化和检测持续时间延长对这种灵敏度的影响进行了研究。最后,本研究允许选择一个合适的石英振荡器,并允许在1 s时将时钟分数频率稳定度提高到3.2 × 10 -13的水平
2014-06-25 physics.atom-ph physics.ins-det
Femtotesla nearly quantum-noise-limited pulsed gradiometer at Earth-scale fields
我们描述了一种有限场磁梯度仪,它使用强脉冲激光来激发$^{87}$ Rb原子系综,并使用紧凑的VCSEL探针激光来检测单个多程池中的顺磁法拉第旋转。我们报告的差分磁灵敏度的$14$ fT/Hz $^{1/2}$在一个广泛的动态范围内,包括地球的磁场幅度和共模抑制比高于$10^4$。我们还观察到一个近量子噪声限制的行为的梯度计,通过比较实验的标准偏差的估计频率差对克拉美-拉奥下限的存在下,白光子散粒噪声,原子自旋噪声和原子扩散。
2021-12-16 physics.atom-ph quant-ph
Absorption Spectroscopy of $^{40}$Ca Atomic Beams Produced via Pulsed Laser Ablation: A Quantitative Comparison of Ca and CaTiO$_3$ Targets
本研究利用共振时间分辨吸收光谱,定量比较了Ca与CaTiO$_3$脉冲激光烧蚀靶产生的中性原子束通量及暴露大气前后的变化,证明了CaTiO$_3$源具有更强的抗氧化的鲁棒性。
2024-11-12 physics.atom-ph quant-ph
Rydberg atoms for radio-frequency communications and sensing: atomic receivers for pulsed RF field and phase detection
在这篇文章中,我们描述了基于里德伯原子的RF传感的基本原理,并提出了原子脉冲RF检测和RF相位传感建立相关的通信和传感应用的能力的发展。迄今为止,基于里德伯原子的RF场传感器的进展已经植根于这样一种方法,在该方法中,被检测和测量的基本物理量是入射RF电磁波的电场幅度$E$。本文的第一部分是集中在使用原子为基础的$E$场测量的RF场传感和通信应用。随着合成孔径雷达(SAR)等成熟的相敏技术以及5G相控阵天线的新兴趋势,需要一种方法,该方法允许使用增强的基于原子的场传感器对RF相位进行鲁棒的光学检索。在本文的第二部分中,我们描述了我们的全新原子RF传感器和RF电磁波的相位的测量方法,其提供了原子传感器所表现出的所有性能优势。所提出的相敏RF场检测能力将原子RF传感器技术开放到广泛的应用领域,包括相位调制信号通信系统、雷达以及用于近场/远场天线表征的场幅度和相位映射。
2019-10-17 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Light-induced fictitious magnetic fields for quantum storage in cold atomic ensembles
本文提出利用光诱导虚拟磁场延长冷原子系综量子存储器寿命,通过精确控制交流斯塔克位移的偏振、空间和时间特性补偿涨落与不均匀性,实现简单通用的量子存储方案。
2024-06-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A high-performance Raman-Ramsey Cs vapor cell atomic clock
我们展示了一个高性能的相干布居捕获(CPT)铯蒸气室原子钟使用推挽光泵浦技术(PPOP)在脉冲制度,允许高对比度和窄Ramsey-CPT条纹的检测。研究了激光功率、腔体温度和Ramsey序列参数等实验参数对时钟谐振和短期分数频率稳定度的影响。我们观察到并解释了存在一个轻微的依赖于激光功率的中心拉姆齐CPT条纹线宽度的脉冲制度。我们还报告说,中心条纹线宽通常比预期的拉姆齐线宽由$1/(2T_R)$,与$T_R$的自由演化时间,短值的$T_R$。该时钟在平均时间长达100秒的$2.3 \times 10^{-13}~τ^{-1/2}$水平上表现出短期分数频率稳定性,主要受到激光AM噪声的限制。如果使用额外的激光功率稳定设置,则在常规连续(CW)制度中获得可比的性能。脉冲相互作用允许显著降低时钟频率对激光功率变化的灵敏度,特别是对于高的$T_R$值。这种脉冲CPT时钟是最好的微波蒸汽室原子频率标准之一,可以在电信,仪器仪表,国防或卫星导航系统中找到应用。
2017-03-14 physics.atom-ph
Laser mode-hopping assisted all-optical single beam pulsed atomic magnetometer
该研究利用DBR激光器跳模产生20 GHz频移,实现大深度非连续光泵浦与FID探测,在27 μT下获得0.6 pT/Hz^(1/2)灵敏度,为小型化全光原子磁力仪提供方案。
2025-01-11 physics.app-ph physics.atom-ph
Quantum storage and manipulation of heralded single photons in atomic quantum memories
我们展示了在基于电磁感应透明的原子量子存储器中,来自腔增强自发参量下转换(SPDC)源的窄带预示单光子的存储和操纵。我们发现,非经典的相关性之间的预示和检索的光子存储过程后保存。通过在反演过程中改变耦合场的强度,我们进一步证明了单光子的波形或带宽可以被操纵,甚至可以增强光子对之间的非经典关联。与以前的工作不同,我们的SPDC源是单模的频率,这不仅减少了实验的复杂性所产生的外部滤波,但也增加了有用的光子产生率。我们的结果可以很容易地放大,从而为未来实现大规模应用在量子信息处理奠定了基础。
2019-07-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Storage and retrieval of light pulses in atomic media with "slow" and "fast" light
我们提出的实验证据表明,光存储,即由原子样品的光脉冲的控制释放依赖于过去存在的写入脉冲,不限于小群速度介质,但也可以发生在负群速度介质。一个简单的物理图片适用于这两种情况和以前的光存储实验进行了讨论。
2005-06-28 physics.atom-ph quant-ph
The multiplexed light storage of Orbital Angular Momentum based on atomic ensembles
量子存储器多模能力的提高可以进一步提高量子存储器的利用效率,降低量子通信对存储单元的要求。本文实验研究了基于铷蒸气的轨道角动量(OAM)模的多模光复用存储,并利用Sagnac环和两个Dove棱镜相结合的OAM分模器进行分波。我们的研究结果表明,模式消光比高于80 $\%$在1 $μ$ s的存储时间。同时,在我们的实验配置中,两种OAM模式被复用存储和解复用。我们相信,该实验方案可能为高信道容量和基于原子系综的多模量子复用量子存储提供可能。
2023-03-10 physics.atom-ph
Ultra-high Resolution Spectroscopy with atomic or molecular Dark Resonances: Exact steady-state lineshapes and asymptotic profiles in the adiabatic pulsed regime
从半经典密度矩阵表示出发,导出了包含退相干、弛豫率和光位移的封闭三能级原子或分子态的精确渐近线形表达式.对描述Autler-Townes双峰、电磁感应透明或相干布居俘获共振和Fano-Feshbach线型的精确稳态暗共振轮廓的精确分析导致了与时钟跃迁相关的双光子拉曼跃迁和频移的线宽表达。从绝热分析的动态光学布洛赫方程在弱场限制,所需的泵浦时间,有效地捕获大量的原子到一个长寿命的相干叠加态建立。对于具有不同衰变通道的高度非对称组态,当驱动连续波激光场极不平衡时,建立了基于低能级粒子数反转的强双光子共振。当时间分离的共振双光子脉冲应用于原子或分子钟工程的绝热脉冲制度时,其中第一个脉冲足够长以达到相干稳态制备,并且第二个脉冲非常短以避免重新泵浦到新的暗态,产生混合连续波线型特性和相干Ramsey振荡的暗共振条纹。这些条纹允许询问方案绕过功率展宽效应。从渐近分布计算的影响中心时钟条纹的频移,并与拉曼退相干过程,表现出非线性的形状与用于量子测量的三个级别的观察。我们指出,不同的观测值经历不同的移位的较低状态的时钟过渡。
2011-11-09 physics.atom-ph quant-ph
Fractional resonances in the atom-optical delta-kicked accelerator
本文研究了在重力作用下通过周期脉冲驻波激光场的稀原子气体的共振动力学。我们的数值计算是基于非相干混合的非相互作用的平面波的Monte Carlo方法,并显示量子共振是高度敏感的原子气体和脉冲光学驻波之间的相对加速度。对于特定的原子加速度值,我们观察到分数共振。我们研究了初始原子动量宽度对分数共振态的影响,并量化了分数共振态对热效应的敏感性。
2008-09-23 nlin.CD physics.atom-ph
Storage and retrieval of a light in telecomband in a cold atomic ensemble
电信光子由于其在光纤中较低的传输损耗而成为基于光纤的量子网络中合适的信息载体。由于缺乏合适的原子系统,连接不同存储器的光子通常在近红外波段,因此需要对光子在远红外波段的频率进行转换,以实现原子存储器与光子载体的接口。为了实现这一点,必须考虑两个原子或其他系统来实现频率转换,此外,还需要一个原子系统作为存储介质。因此,在远传波段存储光子的能力是一个有趣和令人兴奋的话题。在这项工作中,我们给出了第一个实验证明的原则,存储在远动波段的光。在冷原子系综中,通过倒Y组态,电信光被直接存储,然后通过两个非线性过程被提取,因此不需要其他方案中存储器和光子之间的接口。我们相信我们的工作可能为长距离量子通信开辟一条新的途径。
2012-10-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Optical Force on Two-level Atoms by Few-cycle Pulsed Gaussian Laser field beyond the Rotating Wave Approximation
本文研究了共振和非共振条件下叠加在周期脉冲高斯激光场中的中性二能级原子束所受的光力。通过求解超越旋波近似的光学Bloch方程和力方程自洽地分析了中性原子在激光场中的聚焦、散焦和转向现象,发现即使在极端非线性光学的情况下,原子束中的二能级原子也可以在大失谐量、正失谐量和负失谐量的相互作用下聚焦和散焦.在大失谐相互作用下,光学势可以用来稳定囚禁中性二能级原子。这项工作成功地再现了最近的实验和理论工作中报道的一些功能。
2011-06-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Light Storage and Retrieval in an Atomic Tripod System
本文实验演示了基于$^{87}$Rb原子三脚架系统的光存储与读取协议,通过控制存储时间、相位和磁场调控自旋波干涉,展示其优于$\Lambda$系统的丰富动力学特性,为量子信息处理提供新方案。
2025-08-13 physics.atom-ph quant-ph
Temporally multiplexed storage of images in a Gradient Echo Memory
我们研究的存储和检索的图像在热原子蒸气使用梯度回波存储协议。我们证明,这种技术允许存储多个空间模式。我们研究了空间和时间复用存储在原子蒸气中的两个不同的图像序列。原子扩散对空间分辨率的影响进行了讨论和实验表征。对于短的存储时间,检索到的图像与其输入之间的归一化互相关为88%。
2012-05-07 physics.atom-ph quant-ph
Nuclear Electric Resonance for Spatially-Resolved Spin Control via Pulsed Optical Excitation in the UV-Visible Spectrum
本文从第一性原理出发,提出了一种名为“光学”核电共振(ONER)的新方法,利用紫外-可见光脉冲激发调制目标核处的电场梯度,以实现高空间分辨的核自旋相干控制,并在$^9$Be基准系统上验证了其可行性与局限性。
2025-01-29 physics.atom-ph quant-ph
Storage enhanced nonlinearities in a cold atomic Rydberg ensemble
电磁感应透明(EIT)与里德伯原子之间的非线性相互作用的结合提供了光子之间的有效相互作用。在本文中,我们研究了冷原子系综中作为集体里德伯原子激发的光脉冲的存储。通过测量存储的里德伯极化激元的动力学,我们实验证明,存储探测脉冲作为里德伯极化激元强烈增强里德伯介导的相互作用相比,慢传播的情况下。我们表明,该过程的特点是由两个时间尺度。在短的存储时间,我们观察到一个强大的增强的相互作用,由于减少的里德伯极化激元群速度下降到零。对于较长的存储时间,我们观察到一个进一步的,较弱的增强占主导地位的里德堡诱导的多粒子组件的状态的退相。在这个制度下,我们观察到的里德伯极化激元相干时间与输入光子数的非线性依赖。我们的研究结果在里德伯量子光学有直接的后果,并使强相互作用里德伯系统的新理论的测试。
2016-09-26 physics.atom-ph quant-ph
Stopping Supersonic Beams with an Atomic Coilgun
我们报告停止原子束,使用一系列脉冲电磁线圈。我们使用一束亚稳态氖的超声波束在气体放电中作为顺磁原子的单色源。一系列线圈按定时顺序发射,使原子接近静止,在那里它们被微通道板检测到。讨论了在物理和化学中的基本问题的应用。
2008-01-25 physics.atom-ph
Rydberg polaritons in a thermal vapor
我们提出了一个脉冲四波混频(FWM)方案,通过一个里德堡态来创建,存储和检索集体里德堡极化激元。该存储介质由限制在220 μm厚的盒中的热Rb原子的气体组成,这些热Rb原子被加热到室温以上。实验序列包括通过D1线的里德堡极化激元的脉冲激发,可变延迟或存储时间,以及通过D2线的最终检索脉冲。里德伯极化激元的寿命约为1.2 ns,几乎完全受激发带宽和原子相应的运动退相的限制。所提出的方案结合了一个严格限制的原子系综是一个很好的候选人,一个确定性的单光子源,只要强相互作用在里德伯封锁方面被添加。
2016-03-18 physics.atom-ph quant-ph
Unidirectional absorption, storage, and emission of single photons in a collectively responding bilayer atomic array
二维规则原子阵列是量子网络的一个有前途的平台,集体亚辐射态提供长寿命的存储和准直发射,允许自由空间中阵列之间的自然相干连接。然而,单层晶格只能在向前和向后方向上对称地有效地吸收或发射光。在这里,我们展示了双层晶格如何吸收单个光子,无论是从一个单一的方向入射或任意叠加的向前和向后传播的组件。激发可以存储在一个subradiant状态,在不同的subradiant状态之间的相干转移,并释放,再次在一个任意组合的高度准直的前向和后向传播组件。我们解释的方向性的单层和双层阵列的对称性分析的基础上的散射宇称不同的多极辐射分量的集体激发。集体模式可能会表现出传统的半波损失的领域附近的阵列接口或完全eliminatedit. The建议的方向控制的吸收和发射铺平了道路,多个阵列之间的有效的一维量子通信,与单光子传播之间的量子信息-处理和存储阶段。
2022-08-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Quantum single-photon control, storage, and entanglement generation with planar atomic arrays
虽然人工制造的图案化超颖表面为经典光操纵提供了范式转换光学组件,但自由空间中光与物质之间的强相互作用、可控和确定性量子界面仍然是一个突出的挑战。在这里,我们从理论上证明了如何实现量子控制的入射单光子脉冲的电和磁分量的工程二维原子阵列的集体响应。高保真度的吸收和存储在一个长寿命的亚辐射状态,其随后的检索,是通过控制经典或量子力学的交流斯塔克位移的原子水平和抑制在吸收过程中的散射。通过将阵列的集体态耦合到腔中的另一个光子,并通过仅使用单个相干驻波来设计原子的惠更斯表面,来制备具有几乎为零反射的透射光子的量子波前控制。所提出的方案允许在腔、晶格之间产生纠缠,因此允许存储、反射或透射光的状态,并且允许在腔和传播光子之间进行量子态转移。二分纠缠产生明确计算之间存储的单光子激发的阵列和腔光子。我们通过操纵透射或反射光子的相位、相位叠加、偏振和方向来说明控制,提供光和原子之间的量子光学开关和功能量子接口,这些接口可以在更大的量子信息平台中形成链接。
2021-12-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Exponential improvement in photon storage fidelities using subradiance and "selective radiance" in atomic arrays
量子光学的核心目标是实现光子和原子之间的有效相互作用。在几乎所有基于这种系统的应用中,一个基本的限制来自于自发发射,其中光子被原子吸收,然后重新散射到不需要的通道中。在原子系综的典型处理中,假设这种再散射独立地发生,并且以单个孤立原子给出的速率发生,这进而在诸如量子存储器或量子门之类的应用中产生保真度的标准极限。然而,这个假设可能会被违反。特别地,集体原子激发的自发发射可以通过发射中的强干扰而被显著抑制。到目前为止,亚辐射现象的物理基础和利用它的技术还没有得到很好的理解。在这项工作中,我们提供了一个全面的处理这个问题。首先,我们表明,在有序的原子阵列在自由空间中,subradiant状态获得的光学模式,由阵列引导,只发射由于从有限链的末端散射的解释。我们还阐明了在多激发极限下的次辐射态的性质。最后,我们介绍了选择性辐射的新概念。尽管次辐射态经历到所有光学模式的耦合减少,但是选择性辐射态被定制为同时有效地辐射到期望的通道中,同时抑制散射到不期望的通道中,从而实现增强的原子-光界面。我们表明,这些国家自然出现在原子链耦合到纳米光子结构,我们分析了利用这些国家的光子存储的性能。我们发现,选择性辐射状态允许光子存储误差,指数级更好地与原子数比以前已知的界限。
2017-08-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Theoretical and experimental study of the correlation between pulsed light repetition frequency and electric field measurement
Chongqing University of Post and Telecommunications(重庆邮电大学);State Key Laboratory of Quantum Optics Technologies and Devices, Shanxi University(山西大学量子光学技术与器件国家重点实验室)
本研究通过理论与实验,探究脉冲激光重复频率对里德伯原子传感器性能的影响,证实其可提升传感器对66MHz、88MHz频段的微弱信号探测灵敏度,为高灵敏原子传感器研发提供新方法。
2026-07-30 physics.atom-ph quant-ph
The HERMES Polarized Hydrogen and Deuterium Gas Target in the HERA Electron Storage Ring
自1996年以来,HERMES氢和氘核极化气体靶一直与DESY的HERA极化电子束一起使用,以研究核子的自旋结构。来自Stern-Gerlach原子束源的极化原子被注入HERA电子环内部的存储单元。分析从存储单元中心扩散到侧管中的原子以确定原子分数和原子极化。原子具有核极化,其轴由外部磁保持场定义。1996-2000年为纵向,2001年改为横向。介绍了目标的设计,概述了分析目标极化的方法,并给出了目标在不同运行周期的性能。
2004-11-10 physics.atom-ph physics.ins-det
Storage and release of subradiant excitations in a dense atomic cloud
我们报道了在尺寸小于跃迁波长的体积中,在Dicke区附近工作的大量冷$^{87}$ Rb原子的稠密系综中观测到的亚辐射。我们验证了原子数是唯一的协同性参数控制亚辐射。我们探讨了多体机制的动力学,并支持多激发次辐射态是由独立衰变的单激发态叠加而成的这一观点。此外,我们实现了一个实验程序,以释放存储在长寿命模式的光脉冲的激发。该技术是实现基于亚辐射的定制光存储的第一步。
2020-12-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Resonance beating of light stored using atomic spinor polaritons
我们用多层三脚架方案研究了铷原子蒸气中的光存储。在系统中,存在两个集体暗极化激元模,形成一个有效的旋量准粒子。光的存储是通过动态地将光群速度降低到零来执行的。在释放存储的脉冲之后,监测两个再加速光学模式的拍频。所观察到的拍频信号在原子跃迁频率下振荡,为原子共振频率和量子开关的新型量子限制测量开辟了道路。
2008-10-31 physics.atom-ph quant-ph
Quantum hologram of macroscopically entangled light via the mechanism of diffuse light storage
在本文中,我们考虑了一个量子存储方案的光通过空间无序的原子气体漫传播。信号光脉冲的漫捕集可以与受激拉曼转换机制自然地结合成长寿命的自旋相干。然后光的量子态可以映射到无序的原子自旋子系统上,并可以在其中存储相对较长的时间。该存储方案可用于存储$Ψ^{(-)}$ Bell态的宏观模拟,制备的纠缠原子态可实现量子全息,为进一步的量子信息处理提供了可能.
2011-11-29 physics.atom-ph quant-ph
Storage and Manipulation of Light Using a Raman Gradient Echo Process
梯度回波存储(GEM)方案有可能成为一种合适的光量子信息存储和检索协议。本文综述了利用拉曼耦合在三能级原子系综的基态存储信息的$Λ$ -GEM方法的性质。该方案是通用的,因为它可以存储和重新排序多个光脉冲。到目前为止,这个方案已经使用热铷气体电池实现。有不同的现象可以影响这些原子系统的性能。我们调查原子运动和四波混频的影响,目前的实验表明寄生四波混频可以减轻。我们还使用的内存来证明脉冲形状的保存和脉冲的向后检索。
2012-03-29 physics.atom-ph quant-ph
Light trapping in high-density ultracold atomic gases for quantum memory applications
高密度和超冷原子气体已经成为量子存储应用中存储单个光子的有前途的介质。在本文中,我们提供了一个概述,我们在这个方向上的理论和实验工作,特别注意操纵光存储(a)通过复杂的经常性的光学散射过程在非常高的密度气体(b)的外部控制场的特征电磁感应透明配置。
2010-05-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph