Sparse interferometry for measuring multiphoton collective phase
多光子集体相位是一种多光子散射特征，它不能被简化为一系列双光子散射事件，而三光子“三重相位”是最小的非平凡例子。观察高阶集体相位在实验上是具有挑战性的，并且仅观察到三光子和四光子四光子集体相位。我们引入了一个计划，使高阶多光子集体相位观测可行的设计稀疏干涉仪，这显着降低了复杂性相比，目前最好的方案观察多光子集体相位。具体地说，我们的计划减少了光学深度从对数常数和减少的分束器的数量从$O(n\log n)$的线性缩放相对于集体相位顺序$n$。由于恒定的深度将损耗和色散降低到固定的速率，而不管集体相的顺序，观测大规模集体相的主要障碍被消除。
2022-05-19 quant-ph
Diagrammatic approach to coherent backscattering of laser light by cold atoms: Double scattering revisited
我们提出了一个图形推导的相干后向散射光谱从两个二能级原子使用泵探测的方法，其中的多重散射信号推导出从单原子的响应，并提供了一个物理解释的单原子积木。
2012-12-22 physics.atom-ph quant-ph
Multiphoton Quantum van Cittert-Zernike Theorem
量子态工程的最新进展使得制备包含多个相互作用粒子的量子光子系统成为可能。有趣的是，多光子量子系统可以承载许多复杂形式的干涉和散射过程，这些过程对于执行经典系统上难以处理的操作至关重要。不幸的是，多光子系统的量子相干性特性在传播时退化，导致不期望的量子到经典跃迁。此外，多光子量子系统的操纵需要在少光子水平上的非线性相互作用。在这里，我们引入量子范西特-泽尼克定理来描述传播多光子系统的散射和干涉效应。这一基本定理表明，量子统计波动，定义了不同光源的性质，可以在没有光-物质相互作用的情况下进行传播。我们的形式主义的一般性揭示了条件下，多光子系统的演化可以导致令人惊讶的经典量子跃迁。具体来说，我们表明，实施条件测量可能使衰减量子统计低于散粒噪声限制的多光子系统的全光制备。值得注意的是，这种效应以前没有讨论过，也不能通过经典的光学相干理论来解释。因此，我们的工作在量子相干性的既定领域内开辟了新的范例。
2022-08-31 quant-ph
Diagrammatic Approach to Scattering of Multi-Photon States in Waveguide QED
本文介绍了波导QED系统中的图解技术。特别强调的是延迟相干量子反馈系统。具体来说，我们表明，$N$ -光子散射矩阵在单量子比特波导QED系统中，在旋转波近似，承认在$N-1$ -光子有效顶点函数的参数化，并提供了一个详细的推导这些顶点函数满足的广义Bethe-Salpeter方程的封闭层次。这种方法的优点是，上述积分方程保持独立的辐射通道的数量，它们的带宽，它们所支持的模式的色散，和辐射量子比特耦合相互作用的结构，从而使人们能够研究多光子散射问题超越Born-Markov近似。此外，我们概括的图解技术的系统包含一个以上的单个发射器，提出了一组精确的方程管理的通用的两个和三个光子散射算子。然后，上述理论机制在最近实验研究的巨型声学原子上的三光子散射的例子中得到了展示[Nat. Phys. 15，1123（2019）]。
2021-08-11 quant-ph
Indirect multiphoton scattering between light and bulk plasmons via ultrafast free electrons
提出以超快透射电镜中的自由电子为量子中介，通过多光子吸收/发射与体等离激元散射路径的干涉，实现并表征光与体等离激元的间接相干耦合。
2025-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Symmetry-protection of multiphoton states of light
在这篇文章中，我们分析了圆柱对称散射问题中受保护多光子态的出现。为了做到这一点，我们首先提供了一个正式的定义后选择的安全保护的概念。我们证明了量子保护态并不局限于单光子或双光子态，相反，它可以形式上推广到多光子态。此外，我们证明了圆柱对称的情况下，所有可能的多光子保护状态是从一个小的单光子和双光子状态。最后，我们指出了量子保护态在量子通信中的可能应用，具体地说，在构造无消相干子空间中的应用。
2020-07-14 quant-ph
Resource-efficient analyzer of Bell and Greenberger-Horne-Zeilinger states of multiphoton systems
我们提出了一个资源有效的错误拒绝偏振编码多光子系统的纠缠态分析仪。我们的分析器基于两个单光子量子非破坏探测器，其中每个探测器都是用四能级发射器实现的（例如，量子点）耦合到一维系统（例如微柱腔或光子晶体波导）。该分析器采用被动工作方式，无需任何主动操作或快速开关，即可完全分辨$n$光子的$2^n$ Greenberger-Horne-Zeilinger~（GHZ）态。当满足理想的单光子散射条件时，GHz状态分析的效率和保真度原则上可以接近于1。对于非理想散射，这通常会降低GHz状态分析的保真度，我们引入了一个被动的误差抑制电路，使其效率略有下降的代价，一个近乎完美的保真度。此外，该协议可以直接用于执行双光子贝尔态分析。因此，这种被动的、资源有效的和错误拒绝的协议可以用于实际的量子网络。
2019-11-06 quant-ph
Emergence of multiphoton quantum coherence by light propagation
研究发现热多光子波包在自由空间线性传播时发生散射，可改变激发模式与量子涨落，形成不同相干光场并产生亚散粒噪声特性，且由非经典 van Cittert-Zernike 定理验证。
2024-04-06 physics.optics quant-ph
Resonant scattering of a single atom with gain: a wavefunction-diagrammatic approach
研究了三能级原子在非相干泵浦和弱准共振探测场连续照射下的光学响应。为此，我们应用基于QED哈密顿微扰理论的波函数方法，该方法允许将原子动力学减少到有效的两能级原子的动力学，并且实现尊重么正性的非相干效应。使用图示，我们确定和分类所有的辐射过程。这使我们能够计算散射功率、自发发射和受激发射，以及消光、吸收和散射的总截面。我们发现，除了一般的线宽的增强和光谱振幅的衰减，泵减少了非辐射损失，并提供增益的形式受激发射和非相干辐射。对于足够强的泵浦，增益和损耗补偿，导致消光消失。特别是，对于可忽略的非辐射损失，消光消失的$(1+\sqrt{5})/2$倍的自然衰减的泵浦速率。
2021-06-30 physics.optics quant-ph
Observation of multiphoton entanglement in resonance fluoresce
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
实验揭示共振荧光的多光子散射本质，产生真正的能量-时间纠缠，并利用该纠缠源实现量子秘密共享，为多光子纠缠态生成提供简单途径。
2026-09-18 physics.atom-ph quant-ph
Sum rules in multiphoton coincidence rates
我们表明，在多光子干涉实验中仔细选择的符合率的总和可以通过用包含$0$的陪集矩阵替换原始酉散射矩阵来简化。这些$0$的数量和位置降低了和中每个项的复杂性，而不影响原始的速率和。特别是，评估的总和模平方的永久性示出在某些情况下变成一个总和模平方的决定因素。速率的总和被证明是相当于在干涉仪中的一些光学元件的删除。
2021-01-12 math-ph math.MP quant-ph
Diagrammatic treatment of few-photon scattering from a Rydberg blockaded atomic ensemble in a cavity
在以前的一封信中，我们研究了光学腔中里德伯原子介质的巨大光学非线性，在Schwinger-Keldysh形式主义。特别是，我们计算了非线性的贡献，通过腔传输的光的光谱。在这篇文章中，我们拼出这个计算的基本细节，我们展示了它如何可以扩展到更高的输入光子数，和高阶关联函数。作为相关的例子，我们计算和讨论了透射光的三光子关联函数，并从光腔中里德伯介质的极化激元能级的角度讨论了它的物理意义。
2018-03-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum Multiphoton Rabi Oscillations in Waveguide QED
本文用实空间形式体系解析多光子 Fock 态与二能级发射体的波导 QED 散射，证明量子动力学可重现半经典 Rabi 振荡并扩展至多模飞行光子场景。
2023-10-24 physics.optics quant-ph
Multiphoton resonance in a three-level system with nearly degenerate excited states
本文研究了由一对近简并、强偶极耦合激发态构成的三能级系统的有效多光子激发和强谐波产生。这样的系统在物理上由三个最低状态形成，例如，氢原子或均匀带电的均质双原子分子离子。作为详细的分析结果，我们发现光子能量为$2{.}05\text{eV}$，脉宽为$0{.}23\text{ps}$，强度为$5\cdot 10^{13}\,\frac{\text{W}}{\text{cm}^2}$的激光脉冲能够通过5光子激发使氢原子的初始布居数发生完全反转。在相同的光子能量下，发现持续时间为$0{.}41\text{ps}$和强度为$3{.}44\cdot 10^{14}\,\frac{\text{W}}{\text{cm}^2}$的脉冲在分子离子中产生相同的效果，但通过9光子激发。我们发现，伴随的光的光的散射具有非常丰富的光谱，与二能级系统的光谱有很大的不同。
2010-07-02 quant-ph
Theory of high-energy correlated multiphoton x-ray diffraction for synchrotron radiation sources
本文提出非相对论极限下适用于同步辐射源的多光子X射线衍射理论表述，通过卷积表示分类物理资源，为弹性与非弹性散射中关联特征的描述及重建算法的发展提供理论框架。
2023-07-30 physics.acc-ph physics.atom-ph quant-ph
Generating spatially separated correlated multiphoton states in nonlinear waveguide quantum electrodynamics
针对强关联多光子态确定性生成的挑战，提出基于级联非弹性散射的可扩展架构，利用伪巨原子实现光子数放大级联，生成空间分离的关联多光子态，为量子技术提供按需资源。
2025-11-18 quant-ph
Coherent superposition of emitted and resonantly scattered photons from a two-level system in a cavity driven by an even-$π$ pulse
Ioffe Institute（约费研究所）
该研究探究腔中带电量子点受偶π脉冲激发产生的多光子态，通过实验结合含共振散射与再激发机制的模型，揭示其为发射与共振散射光子的相干叠加，明确其量子统计受量子点-腔模耦合调控。
2026-09-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Casimir energy of $N$ magnetodielectric $δ$-function plates
本文通过多重散射形式和图解环方法，将卡西米尔能量密度推广到任意 $N$ 个磁介电 $\delta$-函数板，揭示了依赖参数 $\Delta$ 的最近邻与次近邻散射贡献。
2023-08-13 hep-th quant-ph
Few photon scattering on Bose-Hubbard lattices
利用图解散射理论研究了小光子光在玻色-哈伯德晶格上的散射。我们明确推导出一般的最低阶光子关联函数的解析表达式，我们适用于几种不同的晶格数值。我们特别关注强度-强度关联函数中可见的非线性效应，并解释二聚体、链、环和平面中的聚束和反聚束效应。数值实现可以适用于任意的玻色-哈伯德图，我们提供它作为附件，本出版物。
2017-08-01 quant-ph
Inelastic Multiple Scattering of Interacting Bosons in Weak Random Potentials
本文发展了三维弱无序势场中相互作用玻色子的图解散射理论。我们展示了玻色子之间的碰撞能量转移如何诱导非弹性单粒子电流的热化，经过几次碰撞事件后，它在Gross-Pitaevskii模型所描述的弹性贡献中占主导地位。
2012-07-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.quant-gas quant-ph
Analytic Few Photon Scattering in Waveguide QED
基于Dyson级数计算的散射振幅，提出了一种波导QED中光-物质耦合的方法。对于包含多个单光子的光学状态，在这个系列中的条款变得越来越复杂，我们提供了一个图解配方，其评估，这是能够产生分析结果。我们的方法完全指定了一个组合的发射器光学状态，允许调查光物质纠缠生成协议。我们利用这些表达式研究了$Λ$ -系统的双光子散射，发现当两个基态从简并态调谐时，跃迁振幅的极点结构发生了显著的变化。
2018-04-04 quant-ph
Non-equilibrium diagrammatic approach to strongly interacting photons
我们发展了一个非平衡场论的方法，基于系统的图解展开，在光密原子介质中的强相互作用光子。我们考虑的情况下，特征光子传播范围$L_P$是远远大于原子间的间距$a$和原子激发的密度是足够低，忽略饱和效应。在高度极化的介质中，光子通过它们从原子继承的相互作用经历非线性。如果原子-原子的相互作用范围$L_E$也大相比，$a$，我们表明，光子之间的动量转移的散射过程被抑制的一个因素$a/L_E$。然后，我们能够执行一个特定的（哈特里样）图子类的自洽remmation，并获得定量结果的高度非微扰制度的大单原子合作。在这里，我们发现重要的，概念上新的集体现象的出现，由于耗散的相互作用，这甚至会引起新的相变。通过在$a/L_E$中加入主要校正，研究了这些方法的稳健性。我们认为具体的应用，光子传播EIT条件下沿波导附近的原子阵列以及里德伯系综。
2021-01-18 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Topology and Spectral Entanglement in Cavity-Mediated Photon Scattering
本文基于SSH模型提出腔介导光子-光子相互作用的图解理论，通过四阶顶点揭示谱纠缠与Kerr非线性，并给出非线性拓扑相图及对称性对能带重整化的限制。
2025-09-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Witnessing Entanglement In Compton Scattering Processes Via Mutually Unbiased Bases
我们提出了一个量子信息理论版本的Klein-Nishina公式。这个公式挑选出的数量，先验的可见性，量化的能力，推导出单光子的偏振特性。克劳斯型结构允许直接概括到多光子情况，与用于例如代谢PET成像（正电子发射断层扫描仪）的正电子素的衰变相关。理论预测，但从未实验证明，两个或三个光子的状态应该是纠缠的。我们提供了一个实验上可行的方法来见证这些过程通过MUBs（相互无偏基地），利用玻尔的互补性纠缠。最后但并非最不重要的是，我们提出明确的情况下，举例说明几何和纠缠的相互关系，包括其潜在的隐形传态方案或贝尔不等式违反或在未来检测人类癌症的关系。
2018-07-13 hep-ph quant-ph
Single Photon Scattering Can Account for the Discrepancies Between Entangled Two-Photon Measurement Techniques
纠缠光子对被预测线性化和增加双光子吸收的效率，允许连续波激光二极管驱动超快时间分辨光谱和非线性过程。尽管有一系列的理论研究和实验测量，不一致的纠缠增强相互作用截面的值持续存在。构造了一个光谱仪，它可以在时间和光谱上表征任何潜在的双光子激发事件之前、期间和之后的纠缠光子态。对于分子罗丹明6G，它有一个虚拟的状态路径，任何纠缠的双光子相互作用被发现是等于或低于经典的，单光子散射事件。这一结果可以解释不同测量技术所报道的各种纠缠双光子吸收截面之间的差异。所报道的仪器可以明确地分离经典和纠缠效应，因此对于日益增长的非线性和多光子纠缠光谱学领域具有重要意义。
2022-05-28 physics.optics quant-ph
Scattering of massless particles in one-dimensional chiral channel
我们提出了一个一般的形式描述的传播任意多粒子波包在一维多模手征通道耦合到一个系综的发射器分布在任意位置。该形式主义是基于一个直接的和精确的多粒子散射矩阵的图解系列的remmation。它是补充贝特Anglands和基于运动方程的方法，它揭示了一个简单而透明的散射态结构。特别是，我们演示了这种形式主义如何在各种例子中工作，包括散射的一个和两个光子的状态关闭两个和三个级别的发射器，关闭一个阵列的发射器以及相干光的散射。我们认为，这种形式主义可以建设性地用于研究散射的任意初始光子态的发射器与任意程度的复杂性。
2012-07-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unitarization of Pseudo-Unitary Quantum Circuits in the S-matrix Framework
本文提出了一种方法，通过部分反演将S矩阵转换为T矩阵，并扩展了构建伪幺正和跨伪幺正电路的方法工具箱。
2024-01-11 hep-th math-ph math.MP
Probing exciton/exciton interactions with entangled photons: theory
量子纠缠光子为多体相互作用提供了灵敏的探针，并为量化物质系统中的多体相关性提供了独特的实验入口。在本文中，我们提出了一个理论演示如何光子纠缠可以通过耦合量子比特之间的相互作用产生。在这里，我们开发了一个模型的纠缠光子对从分子二聚体的散射。我们开发了一个图解理论的散射矩阵，并表明，可以关联的冯诺伊曼熵的传出双光子波函数激子交换和排斥相互作用。最后，我们讨论了实现这些想法可能的实验方案。
2020-02-19 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Manipulation of Superposed Vortex States of $γ$ Photon via Nonlinear Compton Scattering
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）
本文提出通过多频率圆极化激光场驱动非线性康普顿散射生成可控涡旋γ光子叠加态，利用量子电动力学框架揭示机制并计算辐射概率，实现轨道角动量分离和模权重的调控。
2026-04-15 hep-ph physics.optics quant-ph
Coherent Backscattering of Light with Nonlinear Atomic Scatterers
本文研究了弱非线性条件下单色激光与冷二能级原子的相干后向散射。原子的非线性响应导致平均场传播（非线性折射率）和散射事件的修改。使用微扰方法，非线性效应产生的非弹性双光子散射过程。我们提出了一个详细的图解推导的弹性和非弹性分量的后向散射信号的标量和矢量光子。特别是，我们表明，相干后向散射现象起源于在某些情况下，从三个不同的散射振幅之间的干涉。这与线性区域形成鲜明对比，在线性区域中，这是由于两个不同的散射振幅之间的干涉。特别是，我们表明，如果弹性散射光子从光检测信号中过滤掉，非线性后向散射增强因子超过线性障碍2，一致的三振幅干涉效应。
2005-09-16 cond-mat.dis-nn quant-ph
Generating Vector-Vortex $γ$ Photons by Nonlinear Compton Scattering
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）
提出利用椭圆偏振激光脉冲中的非线性康普顿散射产生MeV矢量涡旋γ光子，通过调控激光椭圆率实现自旋-OAM不可分离态，为核尺度结构光子学与高能量子信息开辟新途径。
2026-09-29 hep-ph physics.optics quant-ph
