Creation and Measurement of Broadband Squeezed Vacuum from a Ring Optical Parametric Oscillator
报道了一种用于产生860nm压缩真空的65MHz三角形光参量振荡器。三角形结构的OPO使环形腔的往返长度达到45 mm，这为引入探测光束或产生另一个压缩真空提供了一个反向循环光路。因此，我们的OPO适用于高速量子信息处理中的应用，两个或两个以上的压缩真空形成一个复杂的干涉仪，如连续变量量子隐形传态。用自制的宽带低损耗零差检波器直接测量，在3MHz处有8.4dB的压缩，在100MHz处有2.4dB的压缩。
2016-10-21 quant-ph
Realizing an Unruh-DeWitt detector through electro-optic sampling of the electromagnetic vacuum
提出了一个新的理论框架来描述宽带量子态，特别是量子真空的电光探测的实验进展。利用量子场论中关于时空度规的基本概念，电光效应背后的非线性相互作用可以用在很短的时间间隔内耦合到共轭场的Unruh-DeWitt探测器来重新表述。当耦合持续的时间间隔相当于检测到的场模式的振荡周期（即子循环制度），虚拟粒子居住的场真空转移到检测器的形式，真正的激发。我们证明，这种行为可以严格地转换到量子真空的电光采样的情况下，其中（光谱过滤）探针作为Unruh-DeWitt探测器工作，其相互作用产生的光子来自居住在电磁真空中的虚拟粒子。我们讨论了这些过程的具体工作制度，以及通过表征参与检测的量子光的后果。
2021-03-26 quant-ph
Field intensity distributions and polarization orientations in a vacuum-clad subwavelength-diameter optical fiber
利用麦克斯韦方程组的精确解，研究了真空包层\textit{subwavelength-diameter}光纤基模HE $_{11}$中的场特性。我们得到简单的解析表达式的总强度的电场。讨论了精确基模HE $_{11}$偏离近似模LP $_{01}$的原因。我们表明，薄的厚度的光纤和高对比度的折射率的二氧化硅芯和真空包层的强度分布和偏振特性的字段及其组件，特别是在附近的光纤表面的修改。利用倏逝场的光学力对原子进行捕获和引导是亚波长光纤中光场的一个重要应用。
2004-11-18 quant-ph
Practical quantum key distribution over 60 hours at an optical fiber distance of 20km using weak and vacuum decoy pulses for enhanced security
在20 km的光纤距离上，实现了连续运行60小时的单向诱饵脉冲量子密钥分发实验。我们采用一个诱饵协议，其中包括一个弱诱饵脉冲和真空脉冲。所获得的密钥速率平均超过10kbps。这是在该光纤距离和持续时间内使用该诱饵协议报告的最高速率。
2011-04-15 quant-ph
Vacuum-Stimulated Raman Scattering based on Adiabatic Passage in a High-Finesse Optical Cavity
报道了利用高精细度光腔的真空场实现的λ型三能级原子受激喇曼散射的首次观测。该方案基于泵浦光与腔场之间的反直觉相互作用序列，利用绝热通过技术产生一个腔内光子。这个光子通过反射率较低的镜子离开谐振腔。发射率表现出的特征依赖于腔和泵的失谐量，所观察到的光谱有一个亚自然的线宽。计算结果与数值模拟结果吻合良好。
2002-02-20 quant-ph
Enhancing quantum entanglement and quantum teleportation for two-mode squeezed vacuum state by local quantum-optical catalysis
本文从理论上研究了双模压缩真空态（TMSVS）的纠缠特性是如何通过对TMSVS的各模进行量子光催化而得到增强的。量子光催化是简单地在分束器处混合一个光子，并且基于一个光子的检测来后选择分束器（BS）输出，这首先由Lvovsky和Mlynek提出[Phys.Rev.Lett. 88，250401（2002）]。研究发现，在一定的参数范围内（由BS的低透射率和输入TMSVS的小压缩参数组成），纠缠特性（即纠缠熵、二阶Einstein-Podolsky-Rosen关联和量子隐形传态的保真度）有一定的增强。
2015-07-16 quant-ph
One-Parameter Squeezed Gaussian States of Time-Dependent Harmonic Oscillator and Selection Rule for Vacuum States
利用不变量方法，我们找到了含时和非含时振子的单参数压缩高斯态。压缩参数在与时间无关的情况下表示为能量期望值，在与时间相关的情况下表示为正负频率解的混合程度。提出了一个{ \it最小不确定度方案}，用于在每个时刻选择唯一的真空态。我们证明了在de Sitter时空中，具有最小不确定度的高斯态与时间无关振子的真实真空态和大质量标量场的Bunch-Davies真空态是一致的.
1998-11-06 quant-ph
Vacuum-based quantum random number generator using multi-mode coherent states
我们提出了一种基于真空涨落测量的光量子随机数发生器，它利用强光载波的电光相位调制产生的多模相干态。在这种方法中，弱相干多模态（或真空态）独立地在每个边模上与作为本机振荡器的载波发生干涉。通过控制电光相位调制器的调制指数，该装置可以有效地补偿平衡探测器两臂之间的偏差。我们进行了原理验证实验，并演示了随机数生成的可能性，实时随机性提取的速率为400 Mbit/s。
2020-04-14 quant-ph
Frequency tuning of a squeezed vacuum state using interferometric enhanced Bragg diffraction effect
本研究利用基于声光调制器的双频干涉仪，实验实现了光学参量振荡器产生的压缩真空态的频率调谐，系统效率达91%，调谐量80 MHz，可扩展至GHz范围，并可作为量子网络的便捷工具。
2024-01-11 quant-ph
All Optical Switch of Vacuum Rabi Oscillations: The Ultrafast Quantum Eraser
研究了单级联三能级量子发射体与微腔强耦合的全光时间控制。我们发现，只有特定的到达时间的控制脉冲成功地关闭拉比振荡。根据控制脉冲的到达时间，可以观察到各种奇异的非绝热腔量子电动力学效应。我们发现，只有特定的到达时间的控制脉冲能够突然关闭和打开腔光子的一阶相干性，而不影响它们的强耦合布居动力学。这种行为可以理解为量子互补性的表现。
2010-10-04 quant-ph
Entanglement degradation of a two-mode squeezed vacuum in absorbing and amplifying optical fibers
将最近发展的量子态变换理论应用于吸收介质四端口器件[L.~ Knöll，S.~ Scheel，E.~ Schmidt，D. G.~ Welsch和A. V.~ Chizhov，Phys.Rev.A { \bf 59}，4716（1999）]，我们计算了通过给定消光系数的光纤传输的双模压缩真空的出射模的量子态。利用连续变量系统的Peres-Horodecki分离性准则[R.~ Simon，Phys. Rev. Lett. { \bf 84}，2726（2000）]，我们计算了双模压缩真空通过吸收系统的最大传输长度，对于该吸收系统，传输态仍然是不可分的。此外，我们计算了在放大设置中可以观察到不可分离性的最大增益。最后，我们估计了通过吸收系统传输后保留的纠缠的上界。结果表明，纠缠退化的特征长度随压缩强度的增加而急剧减小。
2000-06-06 quant-ph
Complementarity in single photon interference - the role of mode functions and vacuum fields
从自发参量下转换的锥结构的空间分离区域的单光子一阶干涉允许分析模式函数在量子光学中的作用。在早期的实验中，真空场的作用可以在诱导相干实验中作为互补性\cite{Heu14}的来源得到证明。在这里，这些真空场的空间相干性的测量和互补性的物理原因，在单光子量子光学证明。
2017-05-17 quant-ph
Monomode photon spin operators projected onto the fixed frame and quantum-vacuum geometric phases of photons inside a noncoplanar optical fibre
单模光子在螺旋光纤中的传输被认为是一个含时的量子演化过程，它产生了一个几何相位。众所周知，非绝热几何相位的研究只能在薛定谔图像中进行。因此，本文讨论了光子自旋算符在固定参考系上的投影。此外，我们还处理了非正规阶自旋算子，并考虑了潜在的影响（例如，量子真空几何相位）的弯曲光纤中产生的量子波动场。利用算符正规积可以推导出具有物理意义的量子真空几何相位，从而对正规-正规过程应用于含时量子系统的有效性和普适性提出了质疑.在附录中，简要地讨论了量子真空几何相位的可能实验实现。
2003-05-28 quant-ph
Vacuum-Induced Transparency
光子是极好的信息载体，但通常相互穿过而没有后果。光子之间的工程相互作用将使从量子信息处理到凝聚态系统模拟的应用成为可能。利用强耦合到光学腔的冷原子系综，我们在实验上证明了光通过介质的传输可以用很少的光子甚至由电磁真空场控制。真空在输入光脉冲上引起25 ns的群延迟，对应于1600 m/s的光速，以及40%的透明度，当谐振器填充有10个光子时，透明度增加到80%。这种强非线性效应为诸如光子数态滤波器等先进量子器件提供了前景。
2011-07-20 quant-ph
Quantum field theory and classical optics: determining the fine structure constant
真空的性质由量子物理学描述，包括对电磁辐射等外部场的响应。在决定真空中电磁场动力学细节的两个参数中，有一个是由洛伦兹不变性$c= 1/\sqrt{\varepsilon_{0} μ_{0}}$的要求确定的。另一个是$Z_{0}= \sqrt{μ_{0}/\varepsilon_{0}} = 1/(c\varepsilon_{0})$，它与量子真空的关系，在这篇文章中进行了讨论。从量子真空的性质导出$\varepsilon_{0}$意味着导出精细结构常数。
2016-12-11 quant-ph
Improved entanglement indicators for optical fields and its application in the event-ready experiment for bright squeezed vacuum with induced non-gaussianity
本文提出基于方差的更优四模光场纠缠判据，并在具有诱导非高斯性的明亮压缩真空上验证其有效性，同时给出事件就绪实验的实用生成方案。
2023-07-05 quant-ph
Coupled-resonator-induced transparency with a squeezed vacuum
首次在两个耦合光腔中观测到了压缩真空光场的量子涨落谱。用相敏零差探测器测量了压缩真空反射谱的正交分量。实验结果表明，耦合腔诱导透明的量子制度，其中电磁感应的吸收和色散特性的耦合光学腔的类双折射特性决定了反射的量子噪声谱的线形。
2011-03-17 quant-ph
6 Gbps real-time optical quantum random number generator based on vacuum fluctuation
我们通过测量真空涨落实现了一个6Gbps的实时光量子随机数发生器。针对大多数高速实时量子随机数发生器系统中快速随机数产生和缓慢随机数提取之间存在速度差距的问题，提出了一种基于Toeplitz哈希并行实现的优化随机数提取算法，以降低由于器件不完善造成的经典噪声的影响.值得注意的是，我们已经实现的随机性提取的实时速率达到了最高的12 Gbps的速度，通过占用较少的计算资源，该算法具有支持数百Gbps的随机性提取的能力。通过假设窃听者具有经典噪声的完整知识，我们的生成器具有6.83 Gbps的随机生成速度，这支持生成6 Gbps的信息理论上可证明的量子随机数，这些随机数通过外围组件互连Express接口实时输出。
2019-05-03 quant-ph
A compact setup for loading magneto-optical trap in ultrahigh vacuum environment
我们已经开发了一个紧凑的设置，使加载磁光阱（MOT）在超高真空（UHV）环境。$^{87}Rb$的几乎$1 \times 10^{8}$原子在室中的$\sim 2 \times 10^{-10}$ Torr基础压力下被捕获在MOT中。在MOT加载后，我们成功地证明了四极磁阱在该室中的工作，其寿命为$\sim 8 $ s
2022-06-27 physics.atom-ph quant-ph
On-demand assembly of optically-levitated nanoparticle arrays in vacuum
实现大尺度完全可控量子系统是当前物理学研究中的一个具有挑战性的课题，具有广泛的应用前景。真空光镊中的超冷原子和分子阵列已被用于量子模拟、量子精密测量和量子计算。近年来，真空中单个光悬浮纳米粒子质心运动的量子基态冷却被证实，为研究宏观量子力学和精密测量提供了前所未有的机会。在这项工作中，我们创建了一个可重构的光悬浮纳米粒子阵列在真空中。我们的光悬浮纳米颗粒阵列允许完全控制单个纳米颗粒，以形成任意图案并检测它们的运动。作为一个具体的例子，我们选择了两个纳米粒子没有旋转信号的阵列合成纳米哑铃原位合并到一个陷阱。原位合成的纳米哑铃可以旋转超过1 GHz。我们的工作为研究宏观多体物理提供了一个新的平台。
2022-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Practical resources and measurements for lossy optical quantum metrology
我们研究了在有损马赫-曾德尔干涉仪（MZI）使用两个一般的，实用的，由激光器和非线性光学介质与被动优化元件，这是在实验室中容易获得的资源产生的相位估计的灵敏度：一个是在分束器的双模可分离的相干和压缩真空态，另一个是双模压缩真空态。考虑到量子费舍尔信息给出的极限精度，我们证明了在光子损失信道下，双模压缩真空态比相干压缩真空态能达到一个估计误差的下界.我们进一步考虑了实际的测量方案，零差探测和光子数分辨探测（PNRD），以表征在现实中的相位估计的准确性，并发现相干和压缩真空态在很大程度上实现了一个下界比双模压缩真空在有损MZI，同时保持量子增强超过散粒噪声限制。通过比较零差探测和PNRD，我们证明了零差探测的正交测量比PNRD的宇称测量对光子损失的鲁棒性更强。我们还表明，双零差检测可以提供一个更好的工具，相位估计比单零差检测对光子损失。
2017-12-06 quant-ph
True random numbers from amplified quantum vacuum
随机数对于从安全通信到数值模拟和定量金融的应用都是必不可少的。算法可以快速产生伪随机结果，一系列模拟真随机数的大多数属性的数字，而量子随机数发生器（QRNG）利用内在的量子随机性产生真随机数。单光子QRNG在概念上很简单，但每次检测产生的随机比特很少。相比之下，真空涨落是QRNG的巨大资源：它们是宽带的，因此每秒可以编码许多随机比特。真空波动的直接记录是可能的，但需要散粒噪声有限的探测器，在带宽的成本。我们证明了真空波动的有效转换，真正的随机位使用真空和干涉光放大。使用市售的光学元件，我们证明了一个QRNG在1.11 Gbps的比特率。利用光纤通信设备的高速调制源和检测器，该方案有可能扩展到10 Gbps甚至100 Gbps。
2011-10-17 quant-ph
Producing the event ready two photon polarization EPR state with linear optics devices
提出了一种利用单光子源和线性光学器件制备最大双光子偏振纠缠态的方案。特别地，我们的方案只需要光子探测器来区分真空和非真空Fock数态。一个复杂的光子探测器区分一个或两个光子状态是不必要的。
2004-01-04 quant-ph
Probing vacuum-induced coherence via magneto-optical rotation in molecular systems
从理论上研究了真空诱导相干性对磁光旋转的影响。我们进行了一个模型研究表明，在控制激光和磁场的存在下，VIC可以导致大幅度增强的偏振平面的旋转的线偏振弱激光与消失的圆二色性。这种效应可以在冷分子气体中实现，可以作为VIC的灵敏探针。这样大的MOR角也可以用于检测具有大测量灵敏度的弱磁场。
2016-02-25 physics.optics quant-ph
Back action in quantum electro-optic sampling of electromagnetic vacuum fluctuations
研究了测量反作用对电磁量子涨落电光采样的影响。基于近红外相干探针和中红外真空之间的非线性相互作用的级联处理，我们占所产生的电场的贡献，导致可检测的反作用。具体来说，我们从理论上解决两个现实的设置，利用一个或两个探测光束的非线性相互作用与量子真空，分别。反作用开始相当大地污染所测量的噪声分布的设置参数被确定。由于真空涨落进入分束器，两个入射探测脉冲在不同通道的散粒噪声是不相关的。这导致在相关性中不存在基本水平的散粒噪声，而由于非线性散粒噪声增强的进一步贡献仍然存在。最终，该制度中的电光采样的量子场可以被认为是有效的反作用自由被发现。
2022-02-07 physics.optics quant-ph
Magnetic and electric properties of quantum vacuum
在这份报告中，我们表明，真空是一种非线性光学介质，我们讨论了什么是光学现象，应该存在于粒子物理学的标准模型的框架。我们特别注意低能量极限。对于能量小于电子静止质量的光子，所预测的效应是这样一个水平，以至于还没有在实验中观察到。场源和相关技术的进展似乎表明，真空非线性光学在几年内将可供人类研究。
2012-11-05 physics.optics quant-ph
All-optical Quantum Vacuum Signals in Two-Beam Collision
量子电动力学的基本理论预言真空类似于可极化的介质。这引起电磁场与光-光散射现象之间的有效非线性相互作用。本文研究了在泵浦-探测系统中，利用圆形和椭圆形截面光束对两个激光脉冲的碰撞，并估算了由量子真空非线性引起的可分辨信号光子数。在这个分析中，我们研究的策略，以优化量子真空信号可辨别的背景驱动激光器。主要结果之一是，两个最大聚焦激光的碰撞不会导致最佳可辨别的信号。相反，加宽焦点通常改善远场中的信号与背景分离。
2022-05-31 hep-ph physics.optics quant-ph
Quantum Noise in Balanced Differential Measurements in Optics: Implication to the Wave Modes of Quantum Vacuum
对具有零点能量的量子真空的假设波模的物理真实性进行评估的实验测试对于量子场论和宇宙学具有根本的重要性。像卡西米尔效应这样的物理效应有另一种描述，即由于材料偶极子的量子涨落，带电物质之间的相互作用被推迟。然而，存在简单的量子光学配置，其中假设的量子真空模式似乎在光信号的可观测量子噪声中扮演重要的角色。我提出的逻辑和理论基础的决定性的测试，依赖于平衡零差检测与平衡波前分割检测的一种新的差分方案的比较，当两个真正的光束在检测器来自一个相干光束作为输入。讨论了我的实验测试的理想和实际配置。利用平衡探测、光束局域化和原子玻色-爱因斯坦凝聚体的实验结果，针对量子真空波模的实际，得出了明确的结论。它表明，整个量子噪声遵循一致的粒子数态的量子叠加在检测点，在那里的量子测量完成的状态减少。这与压缩光在干涉测量和量子精密测量中的应用是一致的。这一结果避免了零点能量密度发散的量子真空波模，实现了量子光学中量子噪声与基于广义相对论的观测宇宙学的一致性。从量子光学的有限球推广到一般的量子场论，保证了发散宇宙学常数问题的完整解决方案。
2019-12-23 gr-qc quant-ph
Coherent spin control by electromagnetic vacuum fluctuations
在相干控制中，电磁真空涨落通常通过不可逆的自发发射引起相干损失。然而，由于经由发射的耗散基本上是由于波动的相关性，因此当发射以多个最终状态的叠加结束时，如果“哪条路”信息没有完全解析（即，发射光谱比跃迁能量范围宽）。这种相关性可用于$Λ$型三能级系统中的自旋翻转控制，其表现为非线性光学中的全光自旋回波，与受激拉曼过程相比节省了两个阶的光场。这一发现代表了一类由电磁真空涨落引起的新的光学非线性。
2011-05-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-optical signatures of Strong-Field QED in the vacuum emission picture
以两束聚焦的强激光脉冲碰撞为例，研究了量子真空中电磁场之间有效非线性耦合的全光特征。量子真空非线性的实验特征被编码在信号光子中，其运动学和偏振性质不同于构成宏观激光场的光子。我们实现了一个有效的数值算法，允许在实验中访问的现实领域的配置，这样的签名的理论研究。该算法是基于真空发射方案，可以很容易地适应更多的激光束或进一步涉及的字段配置的碰撞。我们解决的情况下，两个碰撞的脉冲在全3+1维时空，并确定实验的几何形状和参数制度，提高信噪比。
2017-12-08 hep-ph hep-th quant-ph
An optically-heated atomic source for compact ion trap vacuum systems
我们提出了一种适合于加载离子阱的原子炉的设计，该原子炉通过连续波多模二极管激光器的光学加热来操作。由于没有焦耳加热所需的低电阻电气连接，使烘箱与真空系统的其余部分能够非常好地热隔离，并且对于填充有钙的烘箱，我们实现了适合于在目标区域中快速离子加载的数量密度，其中激光功率约为200 mW，受到辐射损失的限制。通过对激光功率的简单前馈，烤箱的开启时间不到20秒，而烤箱含有足够的钙，可以连续运行数千年而无需补充。
2020-10-29 physics.atom-ph quant-ph
Ultrafast All-Optical Measurement of Squeezed Vacuum in a Lithium Niobate Nanophotonic Circuit
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Massachusetts Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本研究在铌酸锂纳米光子电路中利用光学参量放大实现压缩真空的全光Wigner层析成像，通过色散工程获得超宽带宽，理论时钟速度达6.5太赫兹，为集成室温平台上的超快全光量子信息处理奠定基础。
2025-10-23 physics.optics quant-ph
Single-molecule vacuum Rabi splitting: four-wave mixing and optical switching at the single-photon level
单个量子发射体可以具有非常强的固有非线性，但其对非线性效应的总体承诺受到与入射光子有效耦合的挑战的阻碍。另一方面，普通的非线性光学材料易于耦合，但体积庞大，严重限制了光子系统的小型化。在这项工作中，我们表明，一个单一的有机分子作为一个非常有效的非线性光学元件在强耦合制度的腔量子电动力学。我们报道了非线性信号产生和全光开关中的单光子灵敏度。我们的工作促进了分子在集成光子电路等应用中的使用，这些应用可以在非常低的功率下运行。
2021-05-06 physics.optics quant-ph
High-performance in-vacuum optical system for quantum optics experiments in a Penning-trap
本文设计并表征了一套用于 7 T Penning 阱的真空内光学系统，以探测单个钙离子及 Coulomb 晶体的 397 nm 荧光，实现衍射极限成像和微米级分辨。
2024-06-11 physics.ins-det quant-ph
Vacuum Fluctuation-Induced State Switching in Degenerate Optical Parametric Oscillators
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）；Stanford University（斯坦福大学）
研究偏置光学参量振荡器中量子真空涨落如何通过外部偏置场控制稳态间切换，推导平均切换时间解析式，为噪声辅助光子机器学习和概率量子门奠定基础。
2026-06-29 physics.optics quant-ph
Entangled photons from the polariton vacuum in a switchable optical cavity
本文从理论上研究了子带间腔系统（即所谓的极化激元真空）的基态中双光子态的纠缠。该系统由位于微腔内的一系列掺杂量子阱组成，光子可以与量子阱内的子带间激发相互作用。使用一个明确的解决方案的基态的系统，在超强耦合制度，后选择的介绍，只有某些双光子态被认为是和分析模式纠缠。我们发现，一个快速淬火的耦合创建纠缠的光子和纠缠的程度取决于平面内的波矢量的光子的绝对值。在后选择过程中选择合适的模式可以产生最大纠缠态。
2011-12-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical probes of the quantum vacuum: The photon polarization tensor in external fields
光子偏振张量是描述光子在量子真空中传播的有效理论的核心组成部分。它解释了基础理论的真空涨落，并在外部电磁场的存在下，产生了真空双折射和二向色性等引人注目的现象。极化张量的标准近似通常被限制在均匀电磁场中的光锥动力学，并且仅限于某些动量区域。我们设计了两种不同的策略来超越这些限制：首先，我们的目标是获得新的分析见解的光子偏振张量均匀场，同时保留其完整的动量依赖性。第二，我们采用非线性数值方法来超越恒定场的限制。
2012-08-27 hep-ph hep-th quant-ph
Quantum vacuum radiation in optical glass
最近一项在光学系统中检测模拟霍金辐射的实验声明[PRL 105（2010）203901]引起了一些争议[PRL 107（2011）149401，149402]。虽然这个实验强烈地暗示了某种形式的粒子从量子真空中产生（因此它本身是非常有趣的），但同样真实的是，似乎很难通过采用霍金辐射机制的观点来完全解释观察到的所有特征。例如，观测到的光子是平行于光视界发射的，而相关的光视界本身是以一种不寻常的方式通过组合群速度和相速度来定义的。这就提出了一个问题：这真的是霍金辐射，还是其他形式的量子真空辐射？由于折射率的快速变化（有时称为动态卡西米尔效应）而产生的量子真空辐射量的天真估计并不令人鼓舞。然而，我们认为，天真的估计可能是误导性的，这取决于两个具体的物理效应的定量大小：“脉冲陡峭”和“脉冲波峰”。这两种效应的最大尺寸上的合理界限导致估计更接近实验观测，我们认为，动态卡西米尔效应现在值得进一步研究。
2011-11-01 gr-qc physics.optics quant-ph
Intrinsic measurement errors for the speed of light in vacuum
真空中的光速是最重要和最精确测量的自然常数之一，按照惯例固定为$c=299 792 458$ m/s。先进的理论预测可能偏离这个普遍的价值，甚至量子波动的$c$。结合量子参数估计理论和经典广义相对论的观点，我们在这里严格地建立了真空中光速在给定时空区域内的不确定性的下界的存在，并受到一些合理的限制。它们为时空量子涨落预测的实验可证伪性提供了一个新的视角。
2017-08-06 gr-qc quant-ph
Millikelvin cooling of an optically trapped microsphere in vacuum
广义相对论和量子力学之间的明显冲突仍然是物理世界中未解之谜之一。根据最近的理论，这种冲突导致引力诱导的“薛定谔猫”的量子态约化，即宏观观测量的量子叠加。近年来，微机械谐振器冷却到量子基态的研究取得了很大进展。这项工作是在实验室中创造薛定谔猫的重要一步，也是研究它们被退相干破坏的重要一步。因此，对引力引起的状态还原的直接测试可能是触手可及的。然而，最近的一项分析表明，对于迄今为止报道的所有系统，量子叠加在引力态约化生效之前很久就被环境退相干破坏了。在这里，我们报告的光学捕获的玻璃微球在真空中具有高的振荡频率，和冷却的质心运动从室温到最低温度为1.5 mK。这种新的系统消除了夹持杠杆固有的物理接触，并可以允许从室温到地面状态的冷却。冷却后，光阱可以关闭，使微球在真空中自由下落。在自由落体过程中，没有光散射和其他环境退相干源，因此该系统是研究引力态约化的理想系统。在真空中冷却的光学捕获物体也可以用来寻找小尺度下的非牛顿引力，测量单个空气分子的影响，甚至产生活生物体的薛定谔猫。
2011-01-07 gr-qc quant-ph
Examining the Casimir puzzle with upgraded technique and advanced surface cleaning
我们进行了测量的梯度的Casimir力之间的Au涂层表面的球体和板的装置显着升级的动态原子力显微镜（AFM）为基础的技术。通过引入紫外光和Ar离子对真空室和测试体的内表面进行联合清洁的过程，我们达到了更高的真空度，并消除了静电贴片的作用。此外，使用软得多的悬臂允许在测量力梯度时的系统误差减小六倍。实验数据进行了比较与理论预测的Lifshitz理论考虑到修正由于接近力近似的不准确性，由于表面粗糙度。结果表明，当球-板间距大于820 nm时，计算自由电子弛豫特性的理论方法被排除在外，而另一种方法则与数据非常吻合。这些结果的重要性与量子统计物理的基础进行了讨论。
2019-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing vacuum birefringence using x-ray free electron and optical high-intensity lasers
真空双折射是强场量子电动力学最引人注目的预言之一：穿过强场区域的探测光子可以通过耦合到泵浦场和探测场的虚拟带电粒子的量子涨落间接地感知所施加的“泵浦”电磁场。这种耦合对场对准敏感，并且可以有效地导致探测光子偏振模式的两个不同折射率，从而引起双折射现象。在这篇文章中，我们进行了专门的理论分析，建议发现实验的真空双折射的X射线自由电子激光/光学高强度激光设备。现实地描述泵浦和探测激光脉冲的宏观电磁场，我们超越了以前的分析，占各种影响之前没有考虑在这种情况下。我们的研究有助于在实际实验中对信号进行严格的定量预测和优化。
2016-05-30 hep-ph physics.optics quant-ph
Stable High Power deep-UV Enhancement Cavity in Ultra High Vacuum with Fluoride Coatings
我们证明了在高功率深紫外增强腔的长期真空操作中，氟化物涂层与氧化物涂层反射镜的优越性能。在高真空（$10^{-8}$ mbar）中，氟化物光学器件可以在一小时的时间尺度上保持高达创纪录的10 W的稳定腔内功率，而对于氧化物光学器件，我们观察到在较低腔内功率下的快速退化，其速率随功率增加。在观察到高真空中的退化后，我们可以用氧气恢复氟化物和氧化物光学器件;然而，这种恢复过程在几次应用后变得无效。对于氟化物涂层，我们发现在氧气环境中进行初始紫外线调节有助于提高光学器件的性能。在从$\sim 10^{-4}$ mbar到1 mbar的富氧环境中，氟化物光学器件可以在几个小时的时间尺度上稳定地保持高达20 W的腔内功率，而对于氧化物光学器件，存在随着氧气压力降低而增加的速率的立即退化。
2021-05-31 hep-ex physics.atom-ph physics.optics
Optical noise correlations and beating the standard quantum limit in advanced gravitational-wave detectors
将不确定原理简单地应用于激光干涉仪引力波探测器的测试质量，产生干涉仪灵敏度的标准量子极限（SQL）。长期以来，人们一直认为，要击败这种SQL，就需要对干涉仪进行彻底的重新设计。然而，我们表明，LIGO-II干涉仪，目前计划在2006年，可以击败SQL多达一个因子2超过带宽Δf \sim f，如果他们的热噪声可以推得足够低。这是由于光子散粒噪声和辐射压力噪声之间的动力学相关性，由LIGO-II信号回收镜产生。
2001-07-06 gr-qc quant-ph
A Mean-Field Treatment of Vacuum Fluctuations in Strong Light-Matter Coupling
针对平均场混合量子—经典动力学在强光—物质耦合下真空涨落非物理能量转移问题，引入由原子瞬时基态布居缩放的额外经典坐标，显著提升与全量子计算的一致性。
2023-02-01 physics.chem-ph quant-ph
Advanced Detection of Information in Optical Pulses with Negative Group Velocity
在这封信中，我们通过实验证明，信号速度，定义为最早的时间，当一个信号被检测到高于现实的噪声地板，可能会改变一个区域的异常色散。我们在光脉冲的空间自由度中对信息进行编码，使得印记信息不受异常色散区域的频率带宽的限制。然后，我们表明，超光速脉冲传播和现实的探测器与非理想的量子效率的组合导致的最早的实验可获得的传输信号的到达时间的加速，即使与整体脉冲经历单位增益。这种加速依赖于非理想的检测器和损耗，因为完美的检测效率将导致信息的速度等于真空中的光速，而不管光脉冲的群速度如何。
2012-09-13 physics.optics quant-ph
Optical levitation of fluorescent silicon carbide nanoparticles in vacuum
本文在真空中稳定光悬浮含单光子发射体的3C型SiC纳米颗粒，验证其荧光保持，并研究低压损失与热退火增强捕获稳定性。
2025-04-25 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Cavity-assisted manipulation of freely rotating silicon nanorods in high vacuum
纳米级物体的光学控制最近已经发展成为一个蓬勃发展的研究领域，对精确测量，基础量子物理和单粒子热力学研究具有深远的前景。在这里，我们展示了在高真空中的硅纳米棒的光学操纵。最初，我们将这些颗粒雕刻到具有定制几何形状的硅衬底中，以便于通过激光诱导的机械分裂将它们发射到高真空中。我们通过与强腔内场的相互作用来操纵和跟踪它们的质心和旋转运动。我们的实验表明，纳米转子上的光学力比相同质量的硅纳米球强三倍。旋转棒所经受的光学扭矩将使得能够在无耗散环境中冷却旋转运动和扭转光学机械。
2015-06-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Cavity Load Lock Apparatus for Next-Generation Quantum Optics Experiments
腔量子电动力学（QED），研究量子发射体和光子之间的相互作用，是量子科学在计算，网络和合成物质中的重要工具。在原子腔QED中，这种方法通常依赖于超高真空室，其中容纳冷捕获原子系综和光学腔。升级谐振腔需要长达数月的费力过程，包括移除外部光学器件、通风、更换谐振腔、烘烤和更换光学器件，这构成了谐振腔设计创新的实质性瓶颈。在这项工作中，我们证明了光学腔的灵活性，以及在它们之间切换的快速周转时间，可以通过真空加载锁技术来恢复-将安装腔、烘烤腔和将其运输到科学室的周期时间减少到几天，在科学室中实现3x 10 ^（-10）Torr的压力。通过减少真空限制，这种方法对于有兴趣快速探索新型光学腔或任何其他依赖于真空光学的原子物理学的实验室来说特别强大。
2023-01-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Electron spin control of optically levitated nanodiamonds in vacuum
金刚石氮空位中心的电子自旋是纳米传感和量子信息的重要量子资源。将NV自旋与悬浮光机械谐振器相结合将为新的应用提供混合量子系统。在这里，我们光学悬浮纳米金刚石，并证明其内置的NV中心在低真空电子自旋控制。我们观察到，电子自旋共振（ESR）的强度增强时，空气压力降低。为了更好地理解这个系统，我们研究了陷阱功率的影响，并在校准应变效应后用ESR测量了悬浮纳米金刚石的绝对内部温度。我们还观察到，氧气和氦气的纳米金刚石NV中心的光致发光和ESR对比度有不同的影响，表明NV中心在氧气传感的潜在应用。我们的结果为研究宏观量子力学的悬浮自旋光机系统铺平了道路。
2016-05-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Probing vacuum birefringence by phase-contrast Fourier imaging under fields of high-intensity lasers
在真空中，高强度激光可以通过虚真空偏振过程引起光子-光子相互作用，虚真空偏振可以通过光子在强场中的相速度移动来测量。在光频域中，光子-光子相互作用是由欧拉-海森堡有效作用量描述的偏振介导的。该理论预言了量子电动力学（QED）中由非线性性质引起的相速度移动的真空双折射或偏振依赖性。提出了一种利用相衬傅里叶成像的绝对相速度位移测量强激光场作用下真空双折射的方法。该方法可以用于观察甚至超出QED真空极化的效应。
2011-04-06 hep-ph physics.optics quant-ph
The Vacuum Emission Picture Beyond Paraxial Approximation
量子真空中电磁场之间有效非线性耦合的光学特征可以方便地用强经典时空相关电磁场诱导的受激光子发射过程来描述。最近的研究采用这种方法来研究近轴近似下高斯激光脉冲的碰撞。本研究扩展了这些调查超越傍轴近似，通过使用一个有效的数值求解器的经典输入字段。这种新的数值代码允许在真空中麦克斯韦方程所支配的一般电磁场中的QED真空非线性的光学签名的一致的理论描述，如明显的非傍轴激光脉冲。我们的代码是基于海森伯-欧拉有效拉格朗日的局部常数场近似。由于这种近似是适用于基本上所有的光学高强度激光实验，我们的代码是能够计算信号光子发射振幅在完全通用的输入场配置，仅限于数值成本。
2018-12-11 hep-ph physics.optics quant-ph
Vacuum-Induced Saturation in Plasmonic Nanoparticles
真空涨落是量子化场的一个基本特征。通常认为，与真空涨落有关的观测需要一个与其他影响很好隔离的系统。在这项工作中，我们证明了量子真空的影响已经可以发生在湿化学制备的简单胶体纳米组装。我们声称，在零点水平的电磁场波动饱和的吸收染料分子自组装在等离子体纳米谐振器的表面。为了发生这种效应，不需要达到等离子体激元和激子之间的强耦合状态。真空诱导饱和（VISA）的这种有趣的效果进行了讨论，在一个简单的量子光学图片，并证明了通过比较混合金核染料壳纳米棒的电磁模拟的光谱。
2020-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum vacuum emission in a nonlinear optical medium illuminated by a strong laser pulse
一个强的光脉冲在非线性克尔介质中传播时会产生折射率的变化，使光在脉冲内外以不同的速度传播。通过调节脉冲速度，在合适的频率窗口内可以得到模拟黑洞视界。在本文中，我们发展了一个量子理论的光传输的这种系统，包括频率色散的折射率的介质耦合的电磁场的物质偏振场。在单黑洞视界的结构中，自发发射粒子的光谱与霍金辐射有一些相似之处。此外，即使在无水平系统中，由于介质的色散性质，自发真空发射仍然是可能的，但具有显着不同的光谱特性。
2013-02-27 gr-qc hep-th physics.optics
