Optimal quantum spectroscopy using single-photon pulses
University of Warwick（华威大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）；Università di Parma（帕尔马大学）
研究单光子脉冲在量子发射体光谱学中的最优精度，发现线宽估计精度与发射体哈密顿量无关，而调谐偏差估计精度则不同，并确定最优脉冲形状。
2025-10-09 quant-ph
On the role of chirping in pulsed single photon spectroscopy
本文研究啁啾对单光子脉冲与二能级系统相互作用强度估计精度的影响，发现渐近精度取决于光谱振幅，二次相位调制时由带宽决定，并证明模式分辨测量接近最优。
2024-05-04 quant-ph
Quantum-enhanced absorption spectroscopy
吸收光谱法通常用于分析化学和生物样品。对于吸收光谱学的最新技术，由于激光辐射中光子数的基本泊松分布，理论上精度受到散粒噪声的限制。实际上，只有当所有其他噪声源都被消除时，才能达到散粒噪声极限。在这里，我们使用波长相关和可调谐的光子对来演示子散粒噪声吸收光谱。我们测量光谱相似的生物样品-氧合血红蛋白和碳氧血红蛋白-的吸收光谱，并表明，获得给定的分辨率精度需要更少的预告单探针光子相比，使用理想的激光。
2015-08-04 quant-ph
Quantum information and precision measurement
我们描述了量子信息理论在分析测量灵敏度的量子极限方面的一些应用。测量作用在量子系统上的弱力是确定控制系统演化的主方程中出现的经典参数;测量精度受到限制，因为不可能完全区分该参数的不同可能值。在量子信息和计算研究中开发的工具可以用来提高物理实验的精度;例子包括超密集编码，快速数据库搜索和量子傅里叶变换。
1999-04-30 quant-ph
Prospect for precision quantum logic spectroscopy of vibrational overtone transitions in molecular oxygen ions
本文提出分子氧离子的完整量子逻辑光谱学方案，利用协同囚禁的原子离子实现态制备与探测，并给出可用于检验质子-电子质量比变化的振动泛频跃迁耦合率。
2024-01-16 physics.atom-ph quant-ph
Canceling spin-dependent contributions and systematic shifts in precision spectroscopy of the molecular hydrogen ions
我们考虑应用量子理论的一个基本原理，某类哈密顿量的无痕性，对分子氢离子的精确光谱学。我们表明，它是可能的，以获得自旋平均跃迁频率之间的状态从一个简单的加权和实验可访问的自旋相关的跃迁频率。我们讨论的情况下，${\rm H}_{2}^{+}$和${\rm HD}^{+}$，这是不同的，在他们的振转跃迁的多极字符。包括额外的频率也允许取消电四极移，塞曼位移和部分斯塔克位移。在这种情况下，我们发现，测量电四极跃迁${\rm HD}^{+}$是有利的。所需的实验努力似乎是合理的。
2018-06-30 physics.atom-ph quant-ph
Precision spectroscopy with two correlated atoms
我们讨论的技术，允许长的相干时间在激光光谱实验与两个被困离子。我们表明，为了这个目的，不仅纠缠的离子中制备的消相干的子空间可以使用，但也是一对离子，不纠缠，但受到相同的相位噪声。我们将此技术应用于测量~（40）Ca ~（++）3d D ~（5/2）态的电四极矩和测量激发一对~（40）Ca ~（++）离子的超稳激光的线宽。
2007-11-19 physics.atom-ph quant-ph
Sub-millihertz magnetic spectroscopy with a nanoscale quantum sensor
精确的计时对计量至关重要，它是确定时间、长度和基本常数标准的基础。稳定的时钟在光谱学中特别有价值，因为它们定义了可以达到的最终频率精度。在量子精密测量中，量子比特的相位用于检测外部场，时钟稳定性由量子比特相干时间定义，其决定了光谱线宽和频率精度。在这里，我们展示了一个量子传感协议，其中的光谱精度超出了传感器的相干时间，并受到经典时钟的稳定性的限制。使用这种技术，我们观察到的精度在频率估计缩放时间$T$，作为$T^{-3/2}$的经典振荡领域。基于金刚石单自旋的窄线宽磁强计用于感测纳米级磁场，其固有频率分辨率为607 $μ$ Hz，比量子比特相干时间窄8个数量级。
2017-06-07 quant-ph
Precision spectroscopy by photon-recoil signal amplification
原子和分子离子的精密光谱学为新物理学提供了一个窗口，但通常仅限于具有用于激光冷却和检测的循环跃迁的物种。量子逻辑光谱学已经克服了这一限制的物种与长寿命的激发态。在这里，我们将量子逻辑光谱扩展到快速，偶极允许的跃迁，并将其应用于执行绝对频率测量。我们检测光子的吸收光谱研究的离子通过光子反冲赋予一个共同捕获的不同物种的离子，我们可以执行有效的量子逻辑检测技术。这将反冲信号从几个吸收的光子放大到数千个荧光光子。我们解决了线中心的偶极允许的过渡在40 Ca+到1/300的观察到的线宽，使这种测量的最准确的一个广泛的过渡。这种方法的简单性和多功能性使许多以前无法获得的物种的光谱。
2014-02-07 physics.atom-ph quant-ph
High-precision spectroscopy of ultracold molecules in an optical lattice
对紧密囚禁在光晶格中的超冷分子的研究可以拓展精密测量和光谱学的前沿，并为分子和基础物理提供更深入的见解。在这里，我们创建，探测和图像微开尔文$^{88}$锶$_2$分子在晶格中，并演示精确测量的分子参数以及相干控制的分子量子态使用光场。我们讨论了系统的灵敏度尺寸效应，一个新的绑定到连续光谱技术，高精度的结合能测量，并与这个丰富的实验系统的新物理的前景。
2015-12-21 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Sympathetic Cooling of Mixed Species Two-Ion Crystals for Precision Spectroscopy
囚禁离子的交感冷却已经成为量子信息处理和精密光谱学不可或缺的工具。在最简单的情况下，单个多普勒冷却离子同情地冷却另一个通常具有不同质量的离子。我们分析调查的质量比的影响，这样的离子晶体上的可实现的温度限制在外部加热的存在下。作为一个例子，我们表明，一个单一的Al+与Be+，Mg+和Ca+离子的冷却提供了类似的结果，通常在离子阱中观察到的加热速率，而冷却离子具有较大的质量表现较差。此外，我们提出的再热动力学的数值模拟结果后，背景气体碰撞的Al+/Ca+晶体不同的冷却激光配置。
2012-02-17 physics.atom-ph quant-ph
High-precision multiband spectroscopy of ultracold fermions in a nonseparable optical lattice
光谱工具是理解复杂量子系统的基础。在这里，我们展示了高精度的多波段光谱在石墨烯样晶格使用超冷费米子原子。从测量的能带结构，我们表征了潜在的晶格势与相对误差为1.2 × 10^（-3）。这种复杂晶格势的精确表征是量子多体系统精确测量的重要一步。此外，我们解释了不同的带与模型的激发强度和实验研究它们的依赖性的扰动算子的对称性。这一见解表明，激发强度作为一个合适的观察相互作用的本征态的影响。
2018-05-06 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Precision spectroscopy of a trapped $^{173}$Yb$^+$ ion using a bath of ultracold atoms
Van der Waals-Zeeman Institute, Institute of Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范德瓦尔斯-泽曼研究所物理学院）
通过超冷原子浴冷却离子内部自由度，实现对$^{173}$Yb$^+$离子的高精度激光光谱学研究，测得超精细相互作用常数并提高测量精度。
2026-03-22 physics.atom-ph quant-ph
Precision spectroscopy of high rotational states in H_2 investigated by Doppler-free two-photon laser spectroscopy in the EF^1Σ_g^+ - X^1Σ_g^+ system
最近报道了对分子氢的EF^1 π_g^+ - X^1 π_g^+系统的高精度光谱研究，获得了关于H_2分子的X^1 π_g ^+基态中一系列转动量子态的QED和相对论效应的信息[E. J. Salumbides et al.，物理修订信函107，043005（2011）]。本文件提出了一个更详细的描述的方法和结果。此外，本文还通过无多普勒双光子光谱技术将EF^1 ~+^_g态的能级结构扩展到高激发振转能级，为进一步研究奠定了基础。根据基态振动能级之间和三个转动分支（O、Q和S分支）之间的组合差异，可以明确地对激发的EF^1 ~+^_g能级进行归属，包括高振动和转动量子数。对于更高的EF^1 <$^+_g能级，在没有组合差异的情况下，使用多通道量子亏损方法进行了计算，适用于高达J=19的广泛类别的振动和转动能级。这些预测被用于指定高J EF水平，并被发现在5 cm^-1范围内是准确的。
2013-01-03 physics.atm-clus quant-ph
Precision Franck-Condon spectroscopy from highly-excited vibrational states
研究表明利用高激发振动初态可突破基态波函数宽度限制，将电子诱导的核几何变化放大 $2\langle n\rangle+1$ 倍，从而实现精密 Franck–Condon 光谱测量。
2024-01-22 physics.chem-ph quant-ph
Precision Multi-Mode Microwave Spectroscopy of Paramagnetic and Rare-Earth Ion Spin Defects in Single Crystal Calcium Tungstate
本文利用单晶CaWO₄构建低损耗微波谐振器，在30 mK下实现高Q因子多模光谱，探测到十亿分之一浓度的Gd³⁺、Fe³⁺及稀土痕量自旋缺陷，为精密量子计量和新物理检验提供新平台。
2024-10-22 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Parameter estimation in atomic spectroscopy using exceptional points
在开放量子系统的框架下研究了原子系统的自发发射动力学。由此产生的原子系统的量子主方程是非厄米的。发生器$\mathcal{L}$可以具有非厄米简并性，即，对于外部激光驱动幅度的特定值和与原子线的失谐，例外点（$EP$）。我们建议使用这些$EP$的特殊性质，以准确的参数估计。用该方法计算了$~^{85}$ Rb和$~^{40}$ Ca $~^+$的$S \rightarrow P$跃迁的原子光谱。
2016-03-10 physics.atom-ph quant-ph
Probing new spin-independent interactions through precision spectroscopy in atoms with few electrons
极高精度的电流测量和理论预测的谱线在少电子原子允许有效地探测电子，中子和质子之间的奇异力的存在。我们研究了氢、氦和一些类氦离子的跃迁频率（及其同位素位移）对新的自旋无关相互作用的敏感性。我们发现，目前的数据探测力载体耦合到电子和中子周围的MeV质量范围的新区域。我们还发现，在几keV以下，氦和正电子偶素的精密光谱中的电子耦合的灵敏度是可比的异常磁矩的electron.Finally，我们解释了我们的结果在暗光子模型中，一个新的规范玻色子与光子动力学混合。在那里，我们表明，氦过渡，结合异常的磁矩的电子，提供了最强的间接约束从实验室实验高于100千电子伏。
2017-09-08 hep-ph physics.atom-ph quant-ph
High-resolution spectroscopy on cold electrically trapped formaldehyde
我们提出了精确的光谱电捕获甲醛（H $_2$ CO），展示了关键属性，这将使分子光谱前所未有的精度。我们的方法利用了一个微结构的电陷阱与均匀的领域在陷阱中心和旋转过渡与最小的斯塔克扩大在“魔术”偏移电场。使用通过光电西西弗斯冷却到低毫开尔文温度制度的分子，我们减少斯塔克展宽的$J=5\leftarrow4$（$K=3$）过渡在364 GHz远低于1 kHz，观察多普勒限制线宽下降到3.8 kHz，并确定与子kHz的不确定性的线的位置。我们的研究结果和明确的前景，甚至更窄的光谱铺平了道路，对不同的分子物种的陷阱精密光谱。
2018-07-17 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Towards Precision Spectroscopy of Antiprotonic Atoms for Probing Strong-field QED
PAX实验利用ELENA低能反质子束和微热量计对反质子原子进行高精度X射线谱学测量，以超出Schwinger极限两个数量级的电场直接检验强场QED效应，精度较以往提升最多两个数量级。
2025-01-15 physics.atom-ph quant-ph
High precision spectroscopy of trilobite Rydberg molecules
该研究通过三光子光缔合获得⁸⁷Rb三叶虫二聚体高分辨率光谱，用格林函数框架高精度重现振动光谱，为理论模型提供基准并提取低能区³S₁散射相移。
2025-04-19 physics.atom-ph quant-ph
High-precision metrology of highly charged ions via relativistic resonance fluorescence
通过求解多能级模型中的含时主方程，在相对论条件下研究了激光驱动高电荷态离子的共振荧光。我们的从头算方法的基础上的狄拉克方程允许调查高度相对论离子，因此，提供了一个敏感的手段来测试相关的相对论动力学，束缚态量子电动力学现象和核效应，通过应用相干光与x射线频率。通过测量干涉缩窄的荧光光谱，可以以前所未有的精度确定原子的偶极矩或多极矩。
2010-11-29 physics.atom-ph quant-ph
Precision frequency-comb terahertz spectroscopy on pure quantum states of a single molecular ion
光谱学是研究分子的有力工具，通常在大型热分子系综上进行，这些分子系综受到运动位移以及与环境和彼此之间的相互作用的干扰，从而导致卷积光谱和有限的分辨率。在这里，我们使用普遍适用的量子逻辑技术，以准备一个被困的分子离子在一个单一的量子态，驱动太赫兹旋转跃迁的光学频率梳，并读出最终状态非破坏性的，离开分子准备进一步的操作。我们将转动跃迁分解到11位有效数，并导出CaH+的转动常数为B_R = 142501777.9（1.7）kHz。我们的方法适用于广泛的分子离子，包括多原子和物种相关的基础物理，化学和天体物理学的测试。
2019-11-28 astro-ph.IM physics.atom-ph quant-ph
Spectroscopy of the $^1S_0$-to-$^1D_2$ clock transition in $^{176}$Lu$^+$
本文报道了$^{176}$ Lu的$^1S_0$到${^1}D_2$时钟跃迁的高精度光谱学.测量进行了赫兹级精度与超精细平均频率的准确性有限的校准的活性氢脉泽的SI定义的第二个通过GPS链接。测量还提供了$^1D_2$超精细结构的精确测定。考虑了与核的磁八极矩和电十六极矩有关的超精细结构常数，其中包括从三阶微扰理论导出的修正项。
2019-01-14 physics.atom-ph quant-ph
High-precision spectroscopy of the forbidden 2 3S1 - 2 1P1 transition in quantum degenerate metastable helium
我们测量了处于光偶极阱中的亚稳He-4原子量子简并气体在887 nm处的23 S1 - 21 P1禁戒跃迁。测得跃迁频率为338 133 594.4（0.5）MHz，由此得到2 1 P1态的电离能为814 709 148.6（0.5）MHz。这个电离能与可用的最精确的量子电动力学（QED）计算不一致> 3 σ。我们的测量还提供了一个新的确定的寿命的2 1 P1状态的0.551（0.004）统计（+0.013，-0.000）系统，这是最准确的测定日期和理论非常符合。
2014-04-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Continuous quantum measurement in spin environments
我们推导出一个描述系统在自旋环境中的退相干动力学的随机主方程（SME）的形式主义的测量记录。环境的马尔可夫和非马尔可夫性质可以通过基于弱量子测量（弱光谱）的光谱方法来揭示。考虑到关联环境可以导致一个非局域的开放系统，它表现出强烈的非马尔可夫效应，虽然局部动力学是马尔可夫的，光谱方法可以用来证明两个环境之间的相关性。
2014-08-31 cs.IT math.IT quant-ph
Density effects in precision laser spectroscopy of exotic helium atoms
Nicolaus Copernicus University in Toruń（托伦哥白尼大学）；Radboud University（拉德堡德大学）；Institute for Nuclear Research and Nuclear Energy, Bulgarian Academy of Sciences（保加利亚科学院核研究与核能研究所）；University of Warsaw（华沙大学）
针对奇异氦原子，受相关光谱研究工作启发，通过从头算势能面和耦合通道量子散射计算，评估其碰撞和密度效应，研究候选亚稳态碰撞稳定性，给出压力展宽和位移系数参考值，为测定π介子和K介子质量做准备。
2026-07-09 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
High Precision Determination of the Planck Constant by Modern Photoemission Spectroscopy
普朗克常量，其数学符号为$h$，是量子力学中的一个基本常数，与光和物质的量子化有关。它对计量学也具有根本重要性，例如欧姆和伏特的定义以及公斤的最新定义。确定普朗克常量的第一次测量是基于光电效应，然而，迄今为止获得的值显示出很大的不确定性。公认的普朗克常量值为6.62607015 $\times$ 10 $^{-34}$ J $\cdot$ s，是通过最精确的方法之一--基布尔平衡法得到的，该方法涉及量子霍尔效应、约瑟夫森效应和国际千克原型（IPK）或其复制品的使用。本文介绍用现代光电子能谱技术精确测定普朗克常量。通过直接利用爱因斯坦光电方程，利用不同光子波长的光源精确测量金费米能级的能量位置，从而确定普朗克常量。所测得的普朗克常量6.62610（13）$\times$ 10 $^{-34}$ J $\cdot$ s的精度比以前的光电效应测量提高了4到5个数量级。它使光电子能谱法成为测定普朗克常量的最精确的方法之一。我们建议，这种直接的光电子能谱方法具有优势和潜力，以进一步提高其测量精度的普朗克常量是目前可用的最准确的方法相媲美。
2019-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det quant-ph
High-precision methanol spectroscopy with a widely tunable SI-traceable frequency-comb-based mid-infrared QCL
人们对精确分子光谱学的需求越来越大，特别是在拥有大量振动特征的中红外指纹窗口中，无论是对我们的大气建模，解释天体物理光谱还是测试基础物理。本文介绍了一种可溯源到一次频标的高分辨率中红外光谱仪。它结合了一个宽调谐超窄量子级联激光器（QCL），一个光学频率梳和一个紧凑的多程池。QCL频率被稳定到由远程近红外超稳定激光器控制的梳状上，通过光纤链路传输。在0.1 ~ 10 s范围内，QCL的频率稳定度小于10-15，远地频率标准给出的频率不确定度为4 × 10 -14。连续调谐超过~400 MHz的报告。我们使用该装置进行饱和吸收光谱的甲醇在低压多程池和证明在kHz水平上的过渡中心频率的统计不确定性，确认其潜在的驱动下一代技术所需的精确光谱测量。
2019-07-23 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Accurate heat currents via reorganised master equation
本文提出重组主方程方法，通过考虑系统耦合引起的重组能量修正，在低温及中等温度下实现了对稳态热流的精确近似，且在计算热流、建模动力学和捕捉平衡化方面优于非重组方法，同时不增加复杂性并保持热力学一致性。
2025-05-30 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Mid-infrared laser phase-locking to a remote near-infrared frequency reference for high precision molecular spectroscopy
我们提出了一种新的方法，用于精确的中红外频率测量和稳定的近红外超稳定的频率参考，传输与远距离光纤链路和持续监测对国家的最先进的原子喷泉钟。作为第一个应用程序，我们测量的OsO 4振转分子线的频率约10 $μ$ m与国家的最先进的不确定性为8 × 10 -13。我们还证明了频率稳定的中红外激光器的分数稳定性优于4 × 10 -14在1秒的平均时间和线宽低于17 Hz。这种新的稳定方案使我们能够将目前在近红外或可见光中可获得的10-15甚至更好范围内的频率稳定性转移到宽频率范围内的中红外激光器。
2013-04-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Non-Hermitian Floquet dynamics in absorption spectroscopy
本文提出在强场驱动且不采用旋转波近似的条件下，弱探测极限中的介质吸收可由非厄米Floquet哈密顿量的衰减缀饰态贡献来描述。
2024-11-25 cond-mat.other physics.atom-ph physics.comp-ph
Cryogenic source of atomic tritium for neutrino-mass measurements and precision spectroscopy
University of Turku（图尔库大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；ENS-PSL Université（巴黎文理研究大学）；Collège de France（法兰西公学院）；Institut Max von Laue - Paul Langevin（马克斯·冯·劳厄-保罗·朗之万研究所）；Marietta Blau Institute for Particle Physics, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院玛丽亚·布劳粒子物理研究所）；Institute for Particle Physics and Astrophysics, ETH（苏黎世联邦理工学院粒子物理与天体物理研究所）；Institute for Astroparticle Physics (IAP), Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院亚原子物理研究所）
提出一种基于固体分子T2薄膜低温解离的原子氚源，结合缓冲气体冷却和磁约束，实现亚开尔文温度下高通量原子氚产生，用于精密光谱和中微子质量测量。
2026-07-03 nucl-ex physics.atom-ph physics.ins-det
Towards an independent determination of muon g-2 from muonium spectroscopy
我们表明，在未来几年的μ子光谱可以达到足够高的精度，以确定μ子的异常磁矩低于百万分之一（ppm）。这种不受强子不确定性限制的μ介子g-2的独立测定，肯定会揭示目前在自旋进动测量和（基于R比的）标准模型预测之间观察到的2 ppm差异。束缚在μ介子中的电子和（反）μ介子之间的磁偶极相互作用引起基态的超精细分裂（HFS），这种分裂对μ介子的反常磁矩很敏感。在J-PARC的HFS和PSI的1 S-2S跃迁的μ素频率测量与理论预测的直接比较将允许提取μ子g-2具有高精度。还需要将这些跃迁的QED计算精度提高约一个数量级。此外，g-2电子的理论和实验之间的良好一致性表明，新的物理相互作用不太可能影响μ介子光谱达到预期的精度。
2022-01-17 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
