Behavior of a Single-Atom Laser in the Sub-Poissonian Regime
本文从理论上研究了非相干泵浦速率与腔衰减速率一致时单原子激光产生的模型。利用相位平均Glauber P函数的定态方程，得到了平均光子数及其色散的解析表达式。在强耦合区的极限情况下，得到了光子数分布函数的精确表达式，得到的结果描述了亚泊松光子统计，并表明当泵浦趋于零时，平均光子数增加到非零值。
2020-09-09 physics.optics quant-ph
Rate equation theory of sub-Poissonian laser light
激光器基本上由单模光学腔组成，腔中含有两个能级原子，提供能量的是泵，能量的汇可能是光学探测器。后者将光能转换成对应于光检测事件的电脉冲序列。它是在1984年预测的基础上量子光学和实验验证后不久，当泵是非波动的发射光不会波动太大。确切地说，这意味着在足够长的时间段内观察到的光检测事件的数量的方差远小于事件的平均数量。具有这种性质的光被称为“亚泊松”。该理论基于爱因斯坦在1905年左右提出的概念，声称物质可以与角频率为$ω$的波交换能量，而能量交换的倍数仅为$\hbarω$。由于物质量子化和能量守恒，光场能量可能仅以$\hbarω$的整数倍变化。根据统计力学定律，首次建立了含二能级原子的孤立光学腔的若干重要结果。接下来，处理具有泵浦和辐射吸收器的激光系统。以这种方式发现的光电流谱密度的表达式与量子光学的结果一致。文中所用的概念是直观的，代数是初等的。本文补充了以前的OQE教程文件在建立激光噪声理论和统计力学之间的联系。
2002-01-31 quant-ph
Sub-Poissonian atom-number distributions by means of Rydberg dressing and electromagnetically induced transparency
提出了一种产生亚泊松分布原子系综的方法。该方法是利用里德伯修饰引起的原子间相互作用去除多余原子。原子的选择性去除通过使用电磁诱导透明方案自发衰变到未捕获状态而发生。几乎可以确定性地产生具有所需原子数的系综。数值模拟预测原子数波动的强烈减少，方差小于泊松噪声水平的20倍（预测的Fano因子为F = 0.05）。引人注目的是，该方法适用于费米子和玻色子。它解决了玻色子中原子数涨落的问题，玻色子的弱相互作用通常是控制原子数的障碍。
2020-10-18 quant-ph
Monte Carlo Simulation of Laser Diodes Sub-Poissonian Light Generation
当激光二极管由高阻抗电源驱动时，在大的持续时间上计数的光检测事件的数量的方差小于事件的平均数量（亚泊松光）。本文提出了一种蒙特卡罗模拟，跟踪每个级别占用（0或1）的导带和价带，并在光学腔中的光量子数。当存在良好的电子-晶格热接触时，电子和空穴温度保持等于晶格的温度。在这种情况下，基本的激光二极管噪声理论的结果准确地再现了模拟。但是，当热接触不良时（或者，几乎等同地，在高功率水平下），会出现理论上难以处理的新效应（光谱烧孔、温度波动、光学增益的统计波动）。我们的数值模拟表明，光电流谱密度低于散粒噪声水平的频域随着光功率的增加而变窄。
2001-05-17 cond-mat quant-ph
Sub-to-super-Poissonian photon statistics in cathodoluminescence of color center ensembles in isolated diamond crystals
本研究针对金刚石色心集合光子发射统计的调控问题，通过电子束激发同步发射体的方式，实验实现了二阶关联函数$g_2(0)$可在大于1和小于1间调节的光子源，为室温信息技术提供可调谐平台。
2023-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Crossover between the Gaussian orthogonal ensemble, the Gaussian unitary ensemble, and Poissonian statistics
到目前为止，仅针对泊松统计（P）、高斯正交系综（GOE）统计或高斯酉系综（GUE）统计之间的特定交叉，在随机矩阵理论中推导出了能级间距分布函数的分析公式。我们调查任意交叉三角形之间的所有三个统计量。为此，我们提出了一个相应的公式的水平间距分布函数取决于两个参数。将我们的公式在P $\rightarrow$ GUE、P $\rightarrow$ GOE和GOE $\rightarrow$ GUE的特殊情况下的行为与随机矩阵理论的结果进行比较，证明了这些交叉是合理的. F.~最近的研究Schweiner~\emph{et al.} [Phys. Rev. E~\textbf{95}，062205（2017）]已经表明，立方半导体中磁激子的哈密顿量可以根据系统参数表现出所有三种统计。评价磁激子的数值结果依赖于激发能和一个参数与立方价带结构和比较的结果与提出的公式，使我们能够区分规则和混乱的行为，以及存在或破坏的反酉对称性。增加两个参数中的一个，不同交叉之间的过渡，例如，从P $\rightarrow$ GOE到P $\rightarrow$ GUE-交叉，进行了观察和讨论。
2017-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci nlin.CD
Generation and detection of a sub-Poissonian atom number distribution in a one-dimensional optical lattice
我们演示了制备和检测的原子数分布在一维原子晶格的方差$-14$ dB低于泊松噪声水平。一个包含几千个原子的介观系综被困在一个光子的倏逝场中。原子序数的测量是通过双色零差干涉术与一个pW功率的散粒噪声限制探针。由双光子晶体引导的倏逝波探针的强耦合允许在一维阱中的一些$10^3$原子的系综上实时测量$\pm 8$原子的精度。该方法非常适合于通过量子非破坏测量产生集体原子纠缠或自旋压缩态，以及用于一维晶格中奇异原子态的层析成像。
2014-10-15 physics.atom-ph quant-ph
Optimized Laser Models with Heisenberg-Limited Coherence and Sub-Poissonian Beam Photon Statistics
本文推广海森堡极限激光模型，通过参数 $p$ 分析相干性与亚泊松光子统计，发现 $p>3$ 可达海森堡极限，且最优点约为 $p=4.15$。
2023-05-02 physics.optics quant-ph
Semi-classical theory of quiet lasers. Short version
本文是quant-phys/0610106的简化版，补充了恒电位电池驱动单电子激光的理论和新结果。安静（或亚泊松）振荡器产生许多耗散事件，其方差小于平均值。1984年，Golubev和Sokolov证明了由常规泵浦驱动的激光器在这个意义上是安静的。我们认为在本文件中的两个振荡器，应表现出相同的性质原则。第一，反射速调管，一种工作在微波频率范围内的真空管。第二种是一种激光，它包含一个与场永久相互作用的单个电子。该理论不需要对光场进行量子化，即是半经典的，但又是精确的。作为一个例子，电池驱动的单电子激光器提供的检测噪声为散粒噪声水平的7/8，因此是亚泊松。我们的计算与共振荧光治疗有关，但具有不同的物理解释。另一方面，以前的理论考虑激发态原子定期注入低损耗谐振器，需要光量子化。这里提出的理论仅限于阈值以上的稳态单模振荡器。这篇论文是以这样一种方式写的，读者应该能够理解它，而不必参考量子光学文本。"
2007-03-23 quant-ph
Two-level laser light statistics
本文从广义速率方程出发，计算了二能级激光器发光的统计特性。根据这种方法，所有的波动都被解释为是由活跃和检测原子中发生的跳跃引起的。分析了泊松泵浦和安静泵浦下的腔内Fano因子和光电流谱密度。代数是简单的，公式适用于小以及大的泵送速率。激光器在低泵浦水平下表现出过量的噪声。
2002-07-22 quant-ph
Quantum correlations and non-classicality in a system of two coupled vertical external cavity surface emitting lasers
在这里，我们证明了低于标准的量子限制和模式转换关系的光电流噪声降低可以出现在双模耦合的两个VECSEL系统与公共泵浦。这种效应是由于激光模式的相关损失而发生的。即使对于泊松相干泵浦，也可以将噪声抑制在标准量子极限以下，而泵浦的规则性对于非经典性可能是有害的。
2015-01-08 quant-ph
Sub-Poissonian Statistics and Quantum Non-Gaussianity from High-Harmonic Generation
Laboratoire d’Optique Appliquée (LOA), CNRS, École polytechnique, ENSTA, Institut Polytechnique de Paris（应用光学实验室（LOA），法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，ENSTA巴黎理工学院，巴黎理工学院）
研究半导体高次谐波产生的非经典性质，通过点击统计和见证算子验证压缩与纠缠，并利用阶间触发测量实现亚泊松统计和量子非高斯态。
2026-06-16 quant-ph
Polarization squeezing in vertical-cavity surface-emitting lasers
我们进一步阐述了在参考文献\cite{Hermier02}中发展的垂直腔面发射激光器（VCSEL）中的量子涨落理论。特别地，我们引入量子斯托克斯参数来描述由这种类型的激光器产生的电磁场的两个偏振分量之间的量子自相关和互相关。我们计算分析这些参数的波动谱，并讨论实验中，他们可以测量。我们证明，在某些情况下，VCSEL可以表现出一定范围的光谱频率的偏振压缩。这种偏振压缩起源于激活激光介质的亚泊松泵浦统计。
2004-07-01 quant-ph
Tunable single photon and two-photon emission in a four-level quantum dot-bimodal cavity system
研究了四能级量子点与双模腔耦合的腔量子电动力学系统中单光子和光子对的产生。通过调节驱动激光器的频率和强度比，分别得到了各非简并腔模的亚泊松和超泊松光子统计。单光子发射的特征为零延迟二阶关联函数g^2（0）~0.15。在双光子共振激发下的光子对发射由Mandel参数量化为Q~0.04。两种情况下的平均腔光子数都可以保持在0.1左右。因此，单光子发射和双光子发射可以集成在我们提出的系统中，只需通过调整驱动激光器的外部参数。
2019-11-01 quant-ph
Entangling many atomic ensembles through laser manipulation
提出了一种基于激光操纵和单光子探测的实验可行方案，在多个原子系综之间产生Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）型最大纠缠.该方案具有对主要噪声的固有容错性和效率随系综数量的有效缩放，允许在当前技术的范围内最大限度地纠缠许多原子系综。这种多个系综的最大纠缠在量子非定域性、高精度光谱学和量子信息处理等方面有着广泛的应用。
2002-04-24 quant-ph
Nonlinear bosonic Maxwell's demon
麦克斯韦的恶魔原理通过测量系统中的波动来提取有价值的资源，这已经激发了现代量子物理学。与经典物理相反，与探针的自由耦合及其自由测量从根本上塑造了系统状态。这成为麦克斯韦恶魔效应的一个新维度，因为除了获得的信息之外，系统上的反作用可以被利用，并且对于进一步的应用至关重要。我们研究量子玻色子麦克斯韦妖耦合到一个两能级系统来解决这个问题直截了当。能量守恒的Jaynes-Cummings相互作用对能量量子的确定性多次消减导致了一个非平衡态。虽然仍然是超泊松，但它可以比任何热态更好地共振激发另一个二能级系统。为了进一步减少超泊松统计接近泊松的麦克斯韦恶魔操作，并增加激发速率，我们建议随后使用仍然积极保守的多声子减法进行一个可用的非线性Jaynes-Cummings相互作用。两个确定性减法的最佳组合导致接近泊松分布的统计，否则产生的散粒噪声有限的来源作为一个理想的激光器，需要极端的玻色子非线性饱和。
2023-03-02 quant-ph
Super and Sub-Poissonian photon statistics for single molecule spectroscopy
本文研究了单分子与连续波激光场相互作用过程中的光子数分布。的频谱扩散建模的基础上的随机方法，在安德森-久保线形理论的精神。利用生成函数方法求解了广义光学布洛赫方程，得到了线形和Mandel Q参数的精确解析公式。线的形状表现出众所周知的行为，包括运动变窄时的随机调制是快速的，和功率展宽。描述线形波动的Mandel参数表现出从快速调制极限中的量子亚泊松行为到慢速调制极限中的经典超泊松行为的转变。我们的结果适用于弱激光场和强激光场，即任意拉比频率。我们展示了如何选择拉比频率，以这样一种方式，量子次泊松性质的发射过程变得最强。找到了$Q$的一个下界，并研究了其简单的极限行为.当光谱扩散的时间尺度和激发态的寿命相似时，在中间调制极限中获得非平凡行为。我们的结果之间的比较，和以前的半经典的广义Wiener-Khintchine定理的基础上得出的。
2004-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Atom lasers, coherent states, and coherence: I. physically realizable ensembles of pure states
激光器，无论是光学激光器还是原子激光器，都是一个开放量子系统，它能产生一束相干的玻色子。远高于阈值，激光模式的稳态$ρ_{ss}$是具有随机相位的相干场态的混合，或者等效地，是数态的泊松混合。本文回答了这样一个问题：可以这样的描述，$ρ_{ss}$作为一个固定的纯态系综，物理实现？一个特定系统的纯态系综可以在物理上实现，如果在不改变系统动力学的情况下，实验者可以（原则上）在任何时候知道系统处于系综的纯态成员之一。这样的知识可以通过监测系统耦合的浴来获得，只要耦合可以通过马尔可夫主方程来描述。使用一个家庭的主方程（原子）激光器，我们解决了物理上可实现的（PR）合奏。我们发现，对于任何有限的自能$χ$的玻色子在激光模式，相干态系综是不是PR，最接近的一个可以来它是一个压缩态系综。这对于原子激光器尤其重要，因为在原子激光器中，由弹性碰撞产生的自能预计会很大。相比之下，数态系综总是PR。随着$χ$增加，PR系综中最接近相干态系综的态变得越来越压缩。然而，存在$χ$的值，其中具有明确定义的相干振幅的状态是PR，即使原子激光器不是相干的（在具有玻色简并输出的意义上）。我们讨论的物理意义，这种异常的条件相干性（条件玻色简并）。
2001-12-23 quant-ph
Collective dynamics in a laser-pumped mixture of two atomic ensembles
研究了由两个多原子系综组成的混合原子系统的量子动力学。每个系综分别由相干激光场驱动，并通过与环境真空电磁场库的相互作用而衰减。我们发现，由于两个组件之间的光子交换，长时间的激发振荡出现，这可能是显着长于一个单一的发射体的逆寿命。此外，少数原子的“跳跃”的激发态发生作为一个功能的参数表征组件之间的相互作用在某个工作点。
2017-06-01 quant-ph
Spin Correlations as a Probe of Quantum Synchronization in Trapped Ion Phonon-Lasers
本文从理论上研究了微阱中两个冷离子系统的量子同步。离子的运动被驻波激光器阻尼，同时也被导致自振荡的蓝色失谐激光器驱动。工作在非经典制度，这些振荡只包含几个声子，并有一个子泊松数方差，我们探讨如何同步发生时，两个离子弱耦合使用相对相位的概率分布。我们发现，强相关性之间产生的自旋和振动的自由度在每个离子，并发现，当两个离子同步的自旋自由度反过来成为相关的。这允许人们通过测量离子的内部状态来间接推断同步的存在。
2015-05-27 quant-ph
Wigner function and photon number distribution of a superradiant state in semiconductor laser structures
对于量子态的可视化，基于Wigner函数的方法是非常有效的。零差探测已被广泛地用于获得许多热态、相干态和压缩态光场的密度矩阵、维格纳函数和层析重建。本文利用时域光学零差层析技术对半导体激光器结构中形成的非平衡超辐射相干电子-空穴态的飞秒光场进行了量子态识别和重建。我们观察到严重的偏离泊松统计的光子相干激光状态时，从激光到超辐射的转换发生。重建的维格纳函数显示出大面积的负值，这是非经典性的特征标志，表明所产生的超辐射发射的量子性质。SR态的光子数分布和Wigner函数与位移Fock态非常相似
2019-11-22 quant-ph
Atom Lasers, Coherent States, and Coherence:II. Maximally Robust Ensembles of Pure States
正如在Wiseman和Vaccaro [quant-ph/9906125]中所讨论的，远高于阈值的光学或原子激光的定态是具有随机相位的相干场态的混合，或者等效地，是数态的泊松混合。我们感兴趣的是，如果有任何一个，这些描述的$ρ_{ss}$，是更自然的。在前面的文章中，我们集中讨论了这样的描述是否是物理可实现的（PR）。在本文中，我们调查这些合奏的另一个相关方面，他们的鲁棒性。一个稳健的系综是指组成它的纯态在系统演化过程中长时间保持相对不变。我们在数值上确定最强大的合奏作为激光模型中的参数的函数：在激光模式中的玻色子的自能$χ$，和多余的相位噪声$ν$。我们发现，这些最强大的合奏PR合奏，或类似的PR合奏，这些参数的所有值。在理想激光极限（$ν=χ=0$）下，最稳定的态是相干态。随着相位噪声$ν$或相位色散$χ$的增加，最鲁棒的状态变得越来越振幅压缩。我们找到了这些状态的标度律。当相位扩散或色散变得如此之大，以至于激光输出不再是量子相干的时，最鲁棒的状态变得如此压缩，以至于它们不再具有明确定义的相干振幅。也就是说，激光输出的量子相干性表现在具有明确定义的相干振幅的最鲁棒的PR状态中。这支持了这样的想法，即鲁棒PR系综是激光模式状态的最自然的描述。它也有有趣的影响，特别是原子激光器，由于自相互作用的相位色散预计将是大的。
2001-12-22 quant-ph
Laser noise imposed limitations of ensemble quantum metrology
激光噪声是使用原子系综进行窄线高精度光谱分析的决定性限制因素。在理想化的无多普勒和差分光移魔波长晶格组态中，它仍然是超越集体原子衰变的一个独特的主要限制。在这项工作中，我们研究了在一个理想化的拉姆齐脉冲询问计划与不相关的原子的激光相位和振幅噪声的限制。相位噪声导致频率灵敏度随着原子数的增加而饱和，而振幅噪声意味着以$τ$为询问时间的缩放$1/\sqrtτ$。我们采用了一种使用退相干自由子空间的技术，该技术首先在New \textbf{14}，043011（2012）中引入，该技术可以用粒子数的倒数$1/\sqrt{N}$的平方根来恢复缩放。拉比光谱设置数值得到类似的结果和改进。
2016-11-22 quant-ph
Phase-enhanced excitations in pumped collective nuclear systems
Moldova State University（摩尔多瓦国立大学）；University of Würzburg（维尔茨堡大学）
研究外部驱动核双态系统在泄漏宽带腔中的量子动力学，揭示相位差对核激发概率的影响，展示核集体态的亚至超泊松统计及协同辐射和集体拉姆移的关联。
2026-04-10 quant-ph
Quantum density matrix theory for a laser without adiabatic elimination of the population inversion: transition to lasing in the class-B limit
尽管对微米和纳米激光器有着巨大的技术兴趣，但令人惊讶的是，迄今为止还没有B类量子密度矩阵模型，能够在统一理论中准确描述相干性和光子相关性。在室温下适用于大多数固态激光器的B类激光器$-$ $-$中，宏观偏振衰减率大于腔阻尼率，而腔阻尼率又超过上能级粒子数衰减率。在这里，我们进行了一般的B类激光器的密度矩阵的理论方法，并提供了封闭的方程的光子和原子的约化密度矩阵的Fock基的光子。这样一个相对简单的模型可以用一种简单的方法进行数值积分，并展示了所有预期的现象，从单原子光子反聚束到众所周知的S形输入输出激光发射和多原子的超泊松自相关（$1\leq g^{(2)}(0)\leq 2$），以及从少数光子（大自发辐射因子，$β\sim1$）到热力学极限（$N\gg1$和$β\sim 0$）。基于对$g^{(2)}(τ)$的分析，我们得出结论，超泊松涨落显然与光子数的弛豫振荡有关。我们预测了一个强阻尼的弛豫振荡的原子数为$N\sim 10$小。该模型使得能够研究B类激光设备中的少光子分叉和非经典光子相关性，还利用相干耦合纳米激光器阵列的量子描述。
2022-05-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Comparison between continuous wave and pulsed laser EQKD systems
量子物理和计算复杂性的进步威胁着当今密码系统的安全性，并推动了量子密钥分发（QKD）的发展。纠缠量子密钥分发（EQKD）是一种基于基本量子力学的安全协议，不易受到这些威胁的影响。QKD系统的主要优点是能够生成秘密比特。然而，迄今为止，已经开发的用于模拟EQKD系统的秘密比特率生成的方法受到不提供由源产生的量子态的完整描述的技术的限制。在本文中，我们提供了一个完整的描述和比较的秘密比特率的连续波和脉冲激光EQKD系统。特别是，我们强调相关的泊松和热光子统计影响EQKD秘密比特率，并使用实际的系统参数和配置，以显示制度，其中一个预期的最佳性能为每种情况。
2008-09-04 quant-ph
Dynamic Stark effect, light emission, and entanglement generation in a laser-driven quantum optical system
我们计算了几个耦合到单腔模的二能级发射体在激光激发下的发射光谱、Glauber $g^{(2)}$函数和纠缠度。为了评估这些量，我们将系统耦合到环境自由度，从而导致耗散动力学。由于系统哈密顿量的周期性时间依赖性，如果使用Floquet态作为计算基础，则（马尔可夫）主方程的系数是常数。研究发射光谱，我们表明，动态斯塔克效应，即，谱线的移动首先出现在激光强度的第二阶中。对于Glauber函数，我们发现明确区分的超和亚泊松光发射的参数制度，并解释出现有限的激光强度的驱动发射腔系统的准能谱方面的附加功能。最后，我们分析了温度和发射极-腔场耦合机制，在这些机制下，发射极之间的纠缠产生，并表明激光激发导致纠缠的减少。
2017-01-26 quant-ph
Observation of scalable sub-Poissonian-field lasing in a microlaser
腔中涨落大大减小的亚泊松场可以通过腔增强的光-物质相互作用来提高量子精确测量。原子与腔模之间的强耦合被用来产生高度亚泊松场。然而，在激光器的设置中具有超过3dB方差减小的光学腔内光子的宏观数量是不可能的。在这里，我们报告了亚泊松场激射的微激光器与数百个原子的良好调控的原子腔耦合和相互作用时间。其光子数方差低于标准量子极限4dB，而腔内平均光子数可扩展到600。大量原子的同时相互作用并没有使光子的亚泊松统计变差。我们的研究结果表明，一个有效的途径，广泛扩展的准福克态激光在宏观尺度上。
2019-10-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A high-gain Quantum free-electron laser: emergence & exponential gain
本文导出了描述自由电子激光量子态集体效应的动量空间有效Dicke模型。从单次电子通过产生的指数增益允许量子自由电子激光在高增益模式下操作，并避免了X射线自由电子激光振荡器的实验挑战。此外，我们还研究了发射辐射的强度起伏，结果证明它是超泊松的。
2019-05-24 physics.acc-ph physics.optics quant-ph
Phonon statistics in an acoustical resonator coupled to a pumped two-level emitter
最近，在理论和实验工作中，已经发展了光学激光的声学模拟的概念。我们在这里讨论一个模型的相干声子发生器的声音振动的量子特性的直接签名。所考虑的设置是由嵌入在声学纳米腔中的激光驱动的量子点（QD）。该系统的动力学解决了一个单一的声子模式在稳态和强量子点声子耦合制度超越长期近似。我们证明了声子统计具有量子特征，即亚泊松声子统计。
2015-02-04 quant-ph
Probing nonclassicality in an optically-driven cavity with two atomic ensembles
在开放量子系统的框架下，通过考虑两个二能级原子系综相对于腔场的波节和波腹的不同构型，研究了在由两个二能级原子系综组成的腔场物理系统中观测到非经典特性的可能性.该研究揭示了强存在的非经典特性的物理系统中建立的非经典性，如亚泊松玻色子统计和单模压缩，模间压缩，模间纠缠，反聚束，和转向的许多方面的存在。一些参数的影响，表征物理系统，对不同方面的非经典性也进行了研究。具体而言，据观察，深度的非经典见证参数可以通过外部驱动的合奏与光场之一增强。这项工作是在开放系统的影响，特别是，使用朗之万方程以及一个合适的微扰技术。
2018-07-07 quant-ph
Sub-Poissonian atom number fluctuations using light-assisted collisions
实验研究了磁光阱加载的微观偶极阱中冷原子系综的数目统计特性，发现光辅助两体碰撞使原子数的涨落相对于泊松分布减小.对于原子数N>2，我们测量到约化因子（Fano因子）为0.72+/-0.07，与1相差超过4个标准差。我们分析了这一事实，通过一个一般的随机模型描述的冷原子和多原子的损失，这导致了一个主方程的水库的陷阱的负载之间的竞争。应用到我们的实验制度，该模型表明在大N和稳定状态下的Fano因子的渐近值为3/4。因此，我们表明，我们已经达到了减少系统中数量波动的最终水平。
2012-01-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Classical 1D maps, quantum graphs and ensembles of unitary matrices
研究了一类经典的一维分段线性映射。对于这些系统，我们引入了一个无限的家庭的马尔可夫分区到相等的细胞。这些系统所产生的符号动力学描述的双随机（双随机）矩阵。我们分析了从相应的符号动力学生成的图的结构。我们证明了对应于正则经典系统的量子化图的谱具有局部泊松统计，而来自经典混沌系统的量子化图显示出圆酉包络的统计特性，即使相应的酉矩阵是稀疏的。
2001-10-24 nlin.CD quant-ph
Evidence of the quantum-optical nature of high-harmonic generation
实验证明高次谐波产生可产生非经典光态，具有双模压缩和多方纠缠特性，为量子技术提供新平台。
2024-06-06 quant-ph
Entanglement on macroscopic scales in a resonantly laser-excited atomic ensemble
研究了弱共振激光场中两组慢二能级原子的纠缠态。所考虑的基团可以通过宏观距离分开，并且是更大的原子系综的一部分。在稀释制度下，对于两个非常遥远的原子群，在平面波激光束中，我们确定了可达到的最大纠缠负性，以及低于它们肯定纠缠的激光强度。它们都随着两组之间距离的增加而减小，但随着组大小的增加而增加。因此，对于给定的激光强度，如果原子足够大，相距很远的原子群必然会纠缠在一起。
2015-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum correlations of an atomic ensemble via a classical bath
有些令人惊讶的是，量子特征可以从经典浴中提取出来。为此，我们讨论了一个样品的梯形配置的三能级原子相互作用，只有通过周围的浴，并表明，该系统发出的荧光表现出非经典性质。这种环境的典型实现是用于微波跃迁频率的热浴，或用于光学跃迁的非相干宽带场。在一个小的原子样品中，发射的光可以从亚泊松转换到超泊松，从反聚束转换到超聚束，这取决于样品中原子的平均数量。较大的样品允许在宽范围的浴参数上产生超聚束光，从而产生荧光强度。我们还确定了参数范围，其中两个过渡发射的字段是相关的或反相关的，从而违反了柯西-施瓦茨不等式。由于在中等强度的浴中，这种违反也发生在较大数量的原子上，这样的样品表现出介观量子效应。
2005-07-26 quant-ph
Classical-Quantum Dual Encoding for Laser Communications in Space
该研究提出一种经典-量子双编码方案，在激光通信中利用亚泊松噪声底实现量子密钥分发，同时保持经典数据传输，且安全层简单稳健，不影响经典速率。
2024-04-19 quant-ph
Superradiant lasing in inhomogeneously broadened ensembles with spatially varying coupling
超辐射激光对光钟跃迁的理论研究预言了与裸原子线宽密切相关的极好的频率准确度和精度。当激光模式的光谱宽度比原子介质的光谱宽度大得多时，这种超辐射激光器对腔波动也是鲁棒的。最近的预测表明，这种独特的功能仍然存在，即使是一个热的，因此强烈增宽的合奏，提供有效的原子数是足够大的。在这里，我们使用二阶累积量展开的方法来研究这样的超辐射激光的功率，线宽和线位移的函数的非均匀宽度的合奏，包括空间原子内的谐振腔场耦合的变化。我们提出的条件上的原子数，泵浦和耦合强度所需的集体原子的相干性，以及可实现的激光线宽的缩放和限制的建设。
2021-10-29 quant-ph
Laser Mpemba effect
本研究在激光量子理论框架下发现了激光姆潘巴效应，揭示阈值以上单模激光器中远离平衡态的光子统计可能更快达到稳态近泊松分布，源于光子态的不可积生灭弛豫过程，丰富了量子非平衡现象研究。
2025-03-19 physics.optics quant-ph
Transiently changing shape of the photon number distribution in a quantum-dot--cavity system driven by chirped laser pulses
模拟了啁啾激光脉冲驱动下半导体量子点-微腔系统中光子数分布的时间演化，并与无啁啾的结果进行了比较。当声子与点的相互作用被忽略时--因此对应于原子腔系统的极限--啁啾脉冲产生的光子数分布随着时间的推移而急剧改变它们的形状。声子对光子统计有很强的定性影响。声子吸收和发射之间的不对称性破坏了正啁啾和负啁啾的光子分布的对称性。虽然对于负啁啾的瞬态分布类似于热的观察，正啁啾的光子数分布仍然类似于它的声子自由对应，但与整体更平滑的形状。与此形成鲜明对比的是，使用相同脉冲面积和持续时间的无啁啾脉冲，发现波包在Jaynes-Cummings阶梯上上下移动，具有随时间变化很小的钟形。对于较短的脉冲和较低的驱动强度，在低光子数态之间发生拉比样振荡。对于所有考虑的激发条件子和超级泊松统计之间的过渡被发现在某些时候。对于低强度的共振驱动，Mandel参数振荡并且大部分为负，这表明腔场中存在非经典态。最后，我们表明，这是可能的，曼德尔参数动态接近零，仍然光子分布呈现两个最大值，因此是远离泊松。
2020-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heralded W state preparation using laser-designed super-atoms
我们提出了一个利用里德伯阻塞效应制备最大纠缠W态原子系综的方案。我们的协议的成功是由一个离子的检测，从而作为成功的纠缠态制备的先驱表明。制备方案的保真度与系综中的原子数无关。因此，在偶极阱中，从背景气体中随机加载的一小群原子可以可靠地制备成最大纠缠态，而不管原子数的波动。
2015-05-12 quant-ph
Geometric Manipulation of Ensembles of Atoms on Atom Chip for Quantum Computation
提出了一种基于原子系综几何操纵实现量子计算的可行方案，并对磁囚禁在原子芯片上平凹微腔中的中性铷原子进行了分析。几何操作是通过在恒定电场中光激发单个原子到里德伯态来完成的。强的偶极-偶极相互作用和入射激光驱动原子系综的暗态进行循环演化，实现了一组通用的量子门。这样的几何操作自然地变成保护量子比特免受由非均匀激光照射以及腔损耗引起的误差。通过数值模拟评估了门的性能和退相干过程。
2011-09-23 quant-ph
Scheme for demonstrating Bell theorem in tripartite entanglement between atomic ensembles
我们提出了一个实验上可行的方案来证明量子非局域性，使用Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）和$W$纠缠原子系综产生的一个新的发展的方法基于激光操纵和{}单光子探测。
2002-09-01 quant-ph
Creation of pure multi-mode entangled states in a ring cavity
讨论了在高Q环形腔中制备原子系综多模压缩（纠缠）态的实用方案。假设腔由两个相互反向传播的简并模组成，这两个模可以同时与原子系综耦合，并且具有相同的耦合强度。系综由超冷原子组成，它们被建模为由两个激光场驱动的四能级系统，两者都与腔方向之一共同传播。我们说明了一个程序，从真空中构造多模压缩态的一个幺正变换与集体动力学的原子系综受到适当调整的振幅和相位的驱动激光。激光脉冲与腔耗散一起在期望的稳态压缩态中准备集体模式。
2010-02-01 quant-ph
Quantum free-electron laser oscillator
本文提出量子自由电子激光振荡器以解决单程装置相互作用长度过大的问题，其光子统计更接近相干态甚至可达亚泊松分布，能显著降低辐射强度涨落与噪声。
2024-08-26 physics.acc-ph quant-ph
Laser phase modulation approaches towards ensemble quantum computing
通过将任意啁啾脉冲的瞬时相位推广为泰勒级数展开式的单个项，证明了对多电平系统的退相干的选择性控制。在一个简单的两能级系统的情况下，所有的奇数项的系列导致粒子数反转，而偶数项导致自诱导透明。这些结果也适用于多光子跃迁，没有任何低阶光子共振或任何中间的虚拟状态的动态范围内的激光脉冲宽度。这样的结果形成了一个强大的可实现的CNOT门的基础。
2002-03-13 physics.optics quant-ph
Stationary light pulses and narrowband light storage in a laser-cooled ensemble loaded into a hollow-core fiber
我们首次在空芯光子晶体光纤中观测到了稳定的光脉冲和窄带光存储。激光冷却的原子首先被装载到光纤芯中，提供强的光-物质耦合。然后，使用单个控制激光束将光脉冲存储在集体原子激发中。通过施加第二反向传播控制光束，可以使光脉冲停止。我们的工作为光子强关联多体系统的建立以及在量子信息处理领域的应用铺平了道路。
2016-06-09 physics.atom-ph quant-ph
Interferometry with Entangled Atoms
一个量子引力梯度计由两个空间分离的原子系综组成，它们被一束共同的激光脉冲所询问。激光脉冲导致原子基态超精细能级的概率振幅干涉，产生两个运动敏感的相移，允许测量每个系综的平均加速度，并通过简单的差分，加速度梯度。在这里，我建议纠缠的量子态的两个合奏之前的脉冲序列，并表明纠缠编码的相对加速度在一个单一的干涉相位，可以直接测量，而不需要差分。
2002-03-14 quant-ph
Generation of pure continuous-variable entangled cluster states of four separate atomic ensembles in a ring cavity
提出了一种在高精细度环形腔中制备四个不同原子系综的连续变量纠缠团簇态的实用方案。该方案不需要一组外部输入压缩场、分束器网络和测量。它只基于原子系综和腔模之间的色散相互作用以及适当调整幅度和相位的激光脉冲的顺序应用。我们证明了在连续激光脉冲作用下，原子的场模被驱动到压缩真空态。然后根据属于聚类状态类的要求检查状态。我们举例说明的纠缠团簇态，所谓的连续变量的线性，方形和T型团簇态的三个例子的方法。
2009-03-18 quant-ph
Laser driven superradiant ensembles of two-level atoms near Dicke's regime
本文报道了激光冷却的二能级原子系综超辐射的实验观测结果。在强驱动激光作用下，我们观察到系统沿对称轴具有超辐射。即使驱动激光与超辐射方向正交，也会发生这种情况。这种超辐射改变了自发发射，从而改变了拉比振荡。我们还研究了在几乎全反转系统中的Dicke超辐射随原子数的变化。实验结果与ab-initio，超越平均场计算定性一致。
2021-07-28 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Enhanced readout contrast of V2 ensembles in 4H-SiC through resonant optical excitation
通过共振光学激发显著提高4H-SiC中V2集体的ODMR对比度，实现50%的高对比度和100 nT/√Hz的灵敏度。
2025-12-01 quant-ph
Two types of quantum chaos: testing the limits of the Bohigas-Giannoni-Schmit conjecture
本文区分了本征基混沌与谱混沌两类量子混沌，通过分析泊松哈密顿量系综并利用 Metropolis 算法修改 SYK 模型耦合，发现存在具有本征基混沌而无谱混沌的 $k$-局域哈密顿量，从而指出 ETH 与 RMU 的联系需以 $k$-局域性为前提，挑战了 BGS 猜想。
2024-11-12 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
Nitrogen-Vacancy Ensemble Magnetometry Based on Pump Absorption
我们证明了磁场传感使用的氮空位中心的合奏记录的变化，由于总的基态人口的自旋极化的泵浦光吸收。使用532 nm泵浦激光，我们测量了放置在谐振光学腔中的化学气相沉积金刚石中的天然氮空位中心的吸收。当激光泵浦功率为0.4 W，腔体精细度为45时，获得了$\sim$ 100 nT/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$的噪声基底，带宽可达125 Hz。通过优化氮空位浓度和探测方法，我们设计了一种光子散粒噪声限制的灵敏度$\sim$ 1 pT/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$。
2017-12-14 quant-ph
Scheme for preparation of nonmaximal entanglement between two atomic ensembles
我们提出了一个实验上可行的方案来产生两个原子系综之间的非最大纠缠。纠缠的程度很容易调节。该方案涉及激光操纵原子系综、可调四分之一波片和半波片、分束器、偏振分束器和单光子探测器，很好地适应了当前实验技术的现状。最后，我们利用系综的非最大纠缠态，通过检验Clauser-Horne-Shimony-Holt不等式证明了量子非定域性。
2002-07-08 quant-ph
