Relation between squeezing of vacuum fluctuations, quantum entanglement and sub-shot noise in Raman scattering
采用完全量子化的方法研究了受激、自发和部分自发拉曼过程中模式的非经典性质。研究了相干散射（所有初始模式都是相干的）和混沌散射（初始声子模式是混沌的，所有其他模式都是相干的）。通过模间纠缠、真空涨落的单模压缩和模间压缩、亚散粒噪声和波方差等观测到喇曼过程的非经典特性。联合光子-声子数和积分强度分布，然后用来说明所观察到的非经典。还提供了条件和差异数分布，以说明非经典字符。本文还报道了所获得的非经典性之间的相互关系及其随相位、重调用时间和耦合常数比的变化。
2012-10-14 physics.optics quant-ph
Two-axis spin squeezing in two cavities
超高精细光学腔中的超冷原子是产生自旋压缩的有力平台，因为腔模的光子可以诱导非线性自旋-自旋相互作用，从而产生单轴扭转哈密顿量$H_{\text{OAT}}=qJ_{x}^{2}$，其对应的最大压缩因子标度为$N^{-2/3}$，其中$N$是原子序数.相反，对于另一个双轴扭转哈密顿量$H_{\text{TAT}}=q(J_{x}^{2}-J_{y}^{2})$，最大压缩因子为$N^{-1}$，接近海森堡极限。本文从最近的腔辅助拉曼跃迁实验中得到启发，提出了一种方案，利用超冷六能级原子系综与两个量子化腔场和两对拉曼激光相互作用，实现了一个可调谐的双轴自旋哈密顿量$%H=q(J_{x}^{2}+χJ_{y}^{2})+ω_{0}J_{z}$ .在适当的参数下，恢复了上述单轴和双轴扭转哈密顿量，并且最大压缩因子的$N^{-1}$的标度可以自然发生。另一方面，在双轴扭转哈密顿量中，自旋压缩通常随着原子有效共振频率$ω_{0}$的增加而减小。令人惊讶的是，我们发现，结合无量纲参数$χ(>-1)$，原子的有效共振频率$ω_{0}$可以大大增强自旋压缩.这些结果有利于在实验中实现所需的自旋压缩。
2015-02-02 quant-ph
Unconditional two-mode squeezing of separated atomic ensembles
我们提出了一个方案，无条件制备的双模压缩态的有效玻色子模式实现在一对原子系综集体相互作用的光学腔和激光场。该方案利用稳定原子基态之间的拉曼跃迁，并在理想条件下产生稳态的纯纠缠态。该方案适用于限制在一个单一的腔和合奏限制在单独的，级联的腔。
2006-02-08 quant-ph
Generation of two-mode field squeezing through selective dynamics in cavity QED
提出了一种在腔QED中制备双模光场压缩态的方案。它是基于两个经典场和两个高Q谐振腔模式对到达时间随机的三能级原子束的双通道拉曼激发。结果表明，通过适当地选择光场的强度和失谐量，可以使动力学过程具有选择性，并在稳态时产生腔模间的双模压缩。该方案不需要准备原子和腔模的初态，对原子自发衰变具有鲁棒性。
2007-10-24 quant-ph
Probing intensity-field correlations of single-molecule surface-enhanced Raman-scattered light
在单分子表面增强拉曼散射的量子力学描述的背景下，从理论上探索了从等离子体腔发射的光子的强度场相关测量，使用条件零差检测技术。放置在腔内的双原子分子的等离子体激元和振动之间的非弹性相互作用可以表现在由上述技术记录的光的相位相关的三阶波动中，使我们能够揭示出出射拉曼光子的非经典性（压缩的指示）的签名。
2019-06-25 quant-ph
Generation of Dicke States with Phonon-Mediated Multi-level Stimulated Raman Adiabatic Passage
我们产生了两个和四个离子的半激发对称Dicke态。我们采用多能级受激拉曼绝热通道（STIRAP），其中间态是声子Fock态。这个过程对应于自旋压缩操作，并且在多能级STIRAP过程中产生半激发Dicke态。这种方法不需要对每个离子进行局部访问或制备声子Fock态。此外，由于它是一个绝热过程，因此它是稳健的。我们评估的迪克状态使用见证算子和确定的保真度的上限和下限，而不使用全量子层析成像。
2012-09-05 quant-ph
Spin squeezing enhanced dual species atom interferometric accelerometer employing large momentum transfer for precision test of the equivalence principle
本研究理论验证了结合自旋压缩与大动量转移的光脉冲原子干涉加速度计可接近海森堡极限的灵敏度，适配双物种等效原理检验，近地轨道下厄缶参数测量灵敏度有望达10^(-20)量级。
2023-02-18 quant-ph
Spin-Orbit Coupling Induced Spin Squeezing in Three-Component Bose Gases
我们在三个超精细态通过合成自旋轨道耦合的三组分玻色气体中观察到自旋压缩。这种现象是自旋轨道耦合的直接结果，从有效自旋哈密顿量可以清楚地看出。在低激发极限下，利用Holstein-Primakoff变换对自旋为1的系统进行解析求解，得到了自旋-轨道压缩这一只存在于大自旋系统中的新的自旋压缩类型随自旋-轨道强度和有效塞曼场的增大而增强的结论，其分别对应于用于合成自旋-轨道耦合的拉曼方案内的拉比频率和双光子失谐。这种依赖性与自旋-1/2系统中自旋-轨道耦合引起的自旋压缩形成鲜明对比。我们还结合实际的实验参数数值分析了谐波势阱和相互作用的影响，发现强的谐波势阱有利于自旋压缩。进一步证明了在低激发下，自旋纠缠压缩可以解释为双模纠缠或双自旋压缩。我们的发现可以在^{87}Rb气体中用现有的合成自旋轨道耦合和自旋选择性成像技术观察到。
2016-09-11 quant-ph
Statistics of light in Raman and Brillouin nonlinear couplers
在相干场和量子噪声的广义叠加框架下，研究了由两个波导组成的非线性耦合器中光场的统计特性，其中两个波导中存在拉曼或布里渊过程（经典泵浦），并且通过斯托克斯和/或反斯托克斯线性相互作用相互连接。描述耦合器的海森堡方程在特殊条件下解析求解，在一般情况下数值求解。讨论了单场和复合场的非经典性质，如光子数亚泊松统计、积分强度的负约化矩和正交涨落的压缩。一般的结果进行了比较，从短长度近似。
1999-01-06 quant-ph
Nonclassicality in non-degenerate hyper-Raman processes
给出了多光子泵浦非简并超喇曼过程完全量子力学哈密顿量的微扰解析算符解。结果表明，所得到的解决方案是一般性的非简并的超拉曼和受激拉曼过程的解决方案，可以得到本解决方案的特殊情况。利用得到的解析解研究了受激、自发和部分自发多光子泵浦非简并超喇曼过程中不同模式的非经典性质。这些过程的非经典性质可以通过单模和模间正交压缩、模间不同阶纠缠、低阶和高阶光子反聚束来证明。有趣的是，由于各种泵浦模式的自相互作用，观察到了一系列涉及它们的非经典性，这体现了泵浦模式的多光子性质。
2017-10-12 quant-ph
Generation of vortex-squeezed light in a coherently prepared medium
School of Physics, Beihang University（北京航空航天大学物理学院）
研究提出基于相干制备介质中拉曼散射过程产生涡旋光学压缩的替代方案，通过调整参数使控制场和信号场可压缩，且控制场压缩程度更大，还证明存在最佳压缩值，为连续变量涡旋光学压缩提供新参考及潜在应用。
2026-07-23 quant-ph
Spin Squeezing Induced Enhancement of Sensitivity of an Atomic Clock using Coherent Population Trapping
相干布居俘获（CPT）效应被用于制作紧凑型原子钟。有两种类型的CPT时钟：一种是连续施加拉曼光束，另一种是施加由暗周期分开的两个CPT脉冲（拉姆齐方案）。很明显，自旋压缩技术只能用于Ramsey CPT钟，以提高灵敏度。然而，如何使使用单轴扭曲压缩（OATS）的微波时钟的协议适应CPT时钟并不明显，因为Ramsey CPT时钟并不等同于Ramsey微波时钟。在本文中，我们明确地显示了如何适应两个协议使用OATS，即薛定谔猫状态协议（SCSP）及其推广，和回声压缩协议（ESP），CPT时钟。ESP将相移放大（N/e）的平方根倍，而SCSP将相移放大N/2倍，使其能够在存在过量噪声的情况下实现更高的灵敏度。
2022-07-01 quant-ph
Probing quantum correlations in non-degenerate hyper-Raman process
该研究针对非简并超拉曼系统，探究探针对单模及模间量子关联的调控作用，发现探针可操控量子导引，却无法破坏或诱导纠缠与光子反聚束，其非经典效应见证量依赖探针初态和耦合强度。
2024-10-05 quant-ph
Spectra and generalized eigenfunctions of the one- and two-mode squeezing operators in quantum optics
导出了单模玻色子希尔伯特空间中SU（1，1）标准表象的双曲和抛物生成元的谱和广义本征函数。本征函数以三种不同的形式给出，对应于坐标，光子数和状态矢量的Fock-Bargmann表示。确定了一般二次哈密顿量的可能谱。在双模情况下也给出了相应的结果。- 在附录中，我们证明了双曲生成元（=压缩生成元）的广义本征函数的数表示展开系数的多项式的完备性和正交性关系。这些多项式是Pollaczek多项式的特殊情况。
1997-11-14 quant-ph
Quantum properties of a parametric four-wave mixing in a Raman-type atomic system
研究了拉曼型原子系统中用于参量四波混频的两个光场的量子特性。该系统实现了光场之间的分束器型耦合的有效哈密顿量，这允许控制光场的压缩和振幅分布，以及实现它们的纠缠。该方案可用于在适当选择的输入态下设计两个单模光场的量子特性。
2016-12-09 physics.optics quant-ph
All-optical Raman control of ultracold atomic hyperfine states using pulsed jump protocol
本研究开发脉冲驱动跳跃协议实现超冷原子超精细态全光拉曼控制，推导态转移条件并扩展至双-Λ系统，通过⁸⁷Rb模拟证明高保真鲁棒控制并缓解干涉效应。
2025-04-14 quant-ph
Ideal pairing of the Stokes and anti-Stokes photons in the Raman process
建立了一个具有独立Stokes和Anti-Stokes非线性相互作用的Raman过程的量子模型，研究了Stokes和Anti-Stokes场中光子之间的非经典关联.阐明了激光抽运振幅、斯托克斯与反斯托克斯耦合常数之比以及振动模的布居数和损耗在形成关联中的作用。对$ g^{(2)} $的强度交叉关联函数、噪声衰减因子、双模主压缩方差、对数负值、非经典深度、转向参数和Bell参数进行了分析，揭示了Stokes场和反Stokes场之间的关联。的斯托克斯和反斯托克斯领域组成的光子对的条件，类似于它发生在双光束中的参数下转换，揭示。它们允许非零的平均热声子数。
2021-03-25 quant-ph
Quantum Zeno and anti-Zeno effects in the dynamics of non-degenerate hyper-Raman processes coupled to two linear waveguides
本文研究了两个探测波导对超拉曼过程动力学的影响，将探测波导通过倏逝波相互作用导致的演化增强或减弱分别视为量子anti-Zeno和Zeno效应，发现该效应与相位匹配或失配相关，但与玻色子模式的反聚束现象无关。
2023-04-08 quant-ph
Dispersive optical systems for scalable Raman driving of hyperfine qubits
超精细原子态是量子信息处理中最有希望的量子比特编码的候选者之一。在原子系统中，超精细跃迁通常通过双光子拉曼过程由在超精细量子比特频率下进行振幅调制的激光场驱动。在这里，我们介绍了一种新的方法，用于产生振幅调制的相位调制激光和反射它从一个高度色散的光学元件称为啁啾布拉格光栅（CBG）。这种方法是被动稳定的，提供高效率，并与高功率激光源兼容，实现大拉比频率和改善的量子相干性。我们基准这种新的方法，通过全球范围内驱动一个阵列的$\sim 300$中性$^{87}$ Rb原子量子比特被困在光镊，并获得拉比频率为2 MHz的光子散射误差率为$< 2 \times 10^{-4}$每$π$脉冲。这种鲁棒的方法可以直接与中性原子和捕获离子系统中的局部寻址光学集成，以促进用于量子信息处理的高保真单量子比特操作。
2021-10-27 quant-ph
Cavity-assisted squeezing and entanglement: Non-adiabatic effects and optimal cavity-atomic ensemble matching
在腔辅助拉曼方案中，我们从理论上研究了光场与冷原子系综集体自旋极化的量子纠缠。以前的工作主要集中在坏的腔限制，信号是远远长于腔场寿命。考虑到原子弛豫和其他缺陷，可能需要加速光-原子界面操作。通过增加腔场寿命，可以实现更好的光-物质耦合和纠缠。在我们的工作中，我们考虑的非绝热效应，成为重要的坏腔限制在低光子和连续变量制度。我们发现经典的控制场的时间分布，允许一个检索从腔的输出量化信号的预定义的时间形状和持续时间，这是最佳的零差检测，光学混合或进一步的操作。与腔场寿命相比，这是针对宽范围的信号持续时间完成的。我们讨论了一个最佳的腔-原子系综匹配的腔场寿命，它允许一个较低强度的控制场，并尽量减少各种非线性效应，如交流光位移，四波混频等，这可能是潜在的有害的实验。
2019-08-19 quant-ph
Single-photon emission via Raman scattering from the levels with partially resolved hyperfine structure
研究了微腔中$Λ$型三能级原子受激光脉冲喇曼散射产生单光子的几率。脉冲的持续时间被认为是足够短的，使得上能级的超精细结构保持完全未分辨，而下能级的超精细结构被完全分辨。假设相干激光脉冲与下能级的一个超精细结构分量和上能级的所有超精细结构分量之间的跃迁共振，而量子化腔场与下能级的另一个超精细结构分量和上能级的所有分量之间的跃迁共振。分析了光子发射几率与腔模偏振矢量和相干激光脉冲偏振矢量相互取向的关系。特别地，研究了在确定性单光子发射实验中碱金属原子的基态的低能级总电子角动量等于1/2的情况.结果表明，在这种情况下，光子发射的概率等于零的光子和激光脉冲的共线偏振，并获得其最大值，当它们的偏振之间的角度等于60度。
2009-11-24 quant-ph
Interplay between quantum Zeno and anti-Zeno effects in a non-degenerate hyper-Raman nonlinear optical coupler
研究了由探测波导和系统波导组成的非对称非线性光耦合器中的量子Zeno效应和反Zeno效应。该系统是一个工作在非简并超喇曼过程下的非线性波导，而系统中的两个泵浦模都与探测波导不断相互作用。探测器的存在对系统在斯托克斯和反斯托克斯模式的光子数以及声子数方面的时间演化的影响被量化为Zeno参数。在特定模式下的Zeno参数的负（正）值被认为是该系统模式下量子Zeno（反Zeno）效应的特征。研究发现，通过控制Stokes和Anti-Stokes产生过程中的相位失配，可以在非共振和共振超拉曼过程中诱导量子Zeno和Anti-Zeno效应之间的跃迁.然而，在系统波导中的非谐振超拉曼过程的情况下，频率失谐参数也可以类似地用于引起期望的交叉。此外，物理系统的一般性质和这里使用的微扰技术使我们能够分析研究在大量特殊情况下观察量子芝诺和反芝诺效应的可能性，包括过程自发，部分自发和/或系统在简并超拉曼过程或简单拉曼过程下操作的情况。
2020-05-21 physics.optics quant-ph
A dynamic scheme for generating number squeezing in Bose-Einstein condensates through nonlinear interactions
利用超精细能级间的干涉和原子间的非线性相互作用，发展了一个在玻色-爱因斯坦凝聚体中产生数压缩的方案。我们描述的计划，使用多模量子场模型，并找到一个简单的解析模型在某些制度的协议。我们证明了该方案给出了强压缩的参数和原子物种的现实选择。即使系统的初始噪声是经典的并且比泊松分布的噪声大得多，数字压缩也可以导致噪声远低于量子极限。
2011-10-17 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Spin squeezing and entanglement in spinor-1 condensates
我们利用SU（3）对称性的Gell-Mann实现分析了旋量为1（f=1）的玻色-爱因斯坦凝聚体的量子关联性质。我们表明，先前讨论的凝聚体碎裂和自旋混合的现象可以解释的超荷对称性。自旋1凝聚体的基态被发现在铁磁相互作用下是碎裂的。本文将双玻色模压缩的概念推广到SU（3）形式下的双自旋（U-V）压缩。发现了同位旋子空间（T）中的自旋压缩，并进行了数值研究。我们还提供了新的结果的定态旋量-1凝聚。
2002-03-04 cond-mat hep-th math-ph
Multimode Raman light-atom interface in warm atomic ensemble as multiple three-mode quantum operations
分析了长原子系综中拉曼量子光-原子界面的性质及其作为量子存储器或双模压缩态产生器的应用。我们考虑弱耦合制度，包括斯托克斯和反斯托克斯散射和多普勒展宽的影响，在缓冲气体假设频繁的速度平均碰撞。我们发现格林函数描述的多模转换从输入到输出场的光子和原子激发。适当的模式基通过奇异值分解找到短的相互作用时间。结果表明，三重模的耦合是通过一个等效于两个分束器和一个双模压缩操作的变换实现的。以铷-87热蒸气为例，分析了可能的相变。我们提出的模型弥合了仅斯托克斯相互作用和仅反斯托克斯相互作用之间的差距，在时间和纵向多模情况下提供了简单、通用的描述。我们的结果也提供了一个简单的方法来找到一个薛定谔图片，从而促进理解和设计的状态的演变。
2015-06-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Higher Order Squeezing and Higher Order Subpoissonian Photon Statistics in Intermediate States
最近，我们提出了Hong-Mandel高阶压缩和高阶亚泊松光子统计的更简单的判据[Phys.Lett. A 374（2010）1009]。本文利用这些简化的判据研究了在不同的中间态，如广义二项式态、超几何态、负二项式态和加光子相干态中观测HOSPS和HOS的可能性。结果表明，这些态可以满足HOS和HOSPS条件。它还表明，非经典的深度和区域可以通过控制各种参数有关的中间状态。此外，我们还分析了高阶非经典性的不同签名之间的相互关系，参考这些中间状态。我们观察到，在不存在HOS的情况下，广义二项式态可以显示出HOSPS的特征。前面我们已经证明了NLVSS在没有HOSPS的情况下显示了HOS。从而证明了同阶的HOSPS和HOS是相互独立的现象。
2010-04-10 physics.optics quant-ph
Resolved Raman sideband cooling of a single optically trapped cesium atom
提出一种对磁场不敏感的分辨拉曼边带冷却方案，通过单一超精细态内双光子拉曼过程，在50毫秒内使82%的单光阱铯原子达到三维运动基态，提升了长期稳定性。
2024-01-01 physics.atom-ph quant-ph
Squeezing the angular momentum of an ensemble of complex multi-level atoms
集体原子自旋的压缩已经被证明可以提高原子钟和磁力计的灵敏度，使其水平大大低于标准量子极限。在大多数情况下，所需的原子-原子纠缠已经通过与量子化探测场的色散相互作用或通过量子气体中的状态依赖碰撞产生。这种实验通常使用复杂的多级原子，如Rb或Cs，相关的相互作用设计，使原子的行为像伪自旋$1/2$粒子。我们证明了自旋压缩的可行性集体自旋组成的物理角动量的$\sim 10^6$铯原子，每个内部自旋4超精细状态。通过色散量子非破坏（QND）测量的量子反作用产生了$\gtrsim -5$ dB的峰值压缩，使用双色光学探针，在不牺牲测量强度的情况下最大限度地减少张量光位移。其他重要的发展包括成功应用复合脉冲技术，通过对最先进的磁屏蔽内的背景磁场进行宽带抑制，对集体自旋进行精确的动态控制。由于没有经典噪声，我们可以将观测到的量子投影噪声和压缩与一个理论模型进行比较，该模型既能正确解释相关的原子物理学，又能正确解释集体自旋的空间模式，从而找到了良好的定量一致性，从而验证了它在其他背景下的应用。因此，我们的工作为量子反馈、确定性压缩、闭环磁力测量和基于连续QND测量和反馈的新型量子模拟的实验奠定了基础。
2020-10-09 physics.atom-ph quant-ph
Stimulated Raman transitions via multiple atomic levels
我们考虑了碱金属原子中两个长寿命态之间通过多个中间态的受激喇曼跃迁，如超精细基态之间的跃迁。我们提出了一个简明的治疗一般，多层次的，非共振的情况下，我们展示了如何在这种方法中自然出现的光移。我们说明我们的结果应用到碱金属原子，我们具体提到铯。我们评论一些文物，仅仅是由于几何重叠的状态，这是相关的现有实验。
2010-04-12 physics.atom-ph quant-ph
