General Polarization Matrix of Electromagnetic Radiation
极化矩阵的一般形式适用于任何类型的电磁辐射（平面波，多极辐射等）。定义为场强张量的某种双线性形式。量子对应物被确定为相对于创建和湮灭运营商的正常有序元素的运营商矩阵。通过反正规有序算子极化矩阵与正规有序算子极化矩阵的差定义了极化零点振荡。结果表明，多极场的ZPO比平面波模型描述的ZPO强，且集中在局部源的某一邻域内。
2001-05-15 quant-ph
Revealing Hidden Coherence in Partially Coherent Light
相干性和相关性代表了复合系统的两个相关性质。例如，该系统可以是光子的偏振，其形成偏振纠缠双光子状态的一部分，或者相干光束的空间形状，其中每个空间模式具有不同的偏振。系统的局部酉变换不会影响系统的一致性，而全局酉变换对系统及其周围环境的修改可以增强系统的一致性，将相互关联转化为一致性。问题自然出现了，什么是量化可以转化为一致性的相关性的最佳衡量标准，以及可以提取多少一致性。我们回答这两个问题，并说明其应用程序的一些典型的简单的系统，目的是照亮的一般概念，通过修改相关性增强一致性。
2015-11-04 physics.optics quant-ph
Dynamical Reorientation of Spin Multipoles in Silicon Carbide by Transverse Magnetic Fields
本研究发现在碳化硅硅空位中施加横向弱磁场可引发自旋多极子的动力学重取向，导致激发态四极极化反转和基态偶极极化出现，理论计算与实验谱吻合。
2024-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unpolarized states and hidden polarization
我们利用多极扩展的极化密度矩阵，其中多极出现作为连续的时刻的斯托克斯变量。当达到给定阶数$K$的所有多极子消失时，我们可以恰当地说该状态是$K$阶非极化的，因为它缺乏该阶的极化信息。一阶非极化态与相应的经典态一致，而非极化到任何阶数都符合量子概念中的完全不变态。在这两种极端情况之间，这里探讨了各种各样的情况。在这种情况下，\textit{hidden}极化的存在以一种自然的方式出现。
2014-09-26 quant-ph
Unified quantum density matrix description of coherence and polarization
光的相干性和偏振性一直是深入研究的主题，并形成许多技术应用的基础。这些概念在历史上一直被独立对待，现在可以在一个单一的经典理论下表述。在这里，我们推导出这个理论的量子对应物，与密度矩阵配方的基础上，它共同描述的相干性和偏振特性的光子系综。该方法被用来显示一个特定类别的混合状态的偏振度如何在自由空间中的传播变化，以及如何相互作用的环境可以抑制一般状态的相干性和偏振度。这最后一个应用可以是特别有用的分析中的退相干效应的光学量子信息的实现。
2021-01-06 quant-ph
Temperature-dependent remote control of polarization and coherence intensity with pure sender's initial state
研究了具有单量子比特发送器和接收器的自旋1/2长链中一阶相干态的偏振态和强度的远程产生。因此，我们使用一个物理激励的初始条件与发送者的纯状态和其他节点的物理平衡态。可创建区域的主要部分是初始状态（控制）参数的一对一映射，除了由控制参数覆盖两次的小的子区域，其由于所选择的初始状态而出现。在态的产生过程中，偏振态和相干态的强度表现不同。特别是，相干强度不能达到任何显着的值，除非在长链中的偏振很大（不像短链），但反之亦然。相干强度随链长的增加而消失，而偏振（绝对值）对该参数不敏感。我们给出了可产生的偏振和相干强度的几个特征，并描述了它们与初态参数的关系。给出了接收器状态空间的特征值-特征向量参数化的链接。
2016-03-03 quant-ph
Polarization-Sensitive Quantum Optical Coherence Tomography: Experiment
偏振敏感量子光学相干层析成像（PS-QOCT）利用II型双光子光源进行具有偏振敏感性的光学切片。BBO非线性光学晶体泵浦的钛：蓝宝石皮秒脉冲激光被用来确认这种成像范例的理论基础。PS-QOCT提供偶数阶色散抵消，同时访问样品的反射表面之间的间隙介质的群速度色散特性。
2010-11-19 quant-ph
Bridging Coherence Optics and Classical Mechanics -- A Universal Light Polarization-Entanglement Complementary Relation
本文通过对任意光场的偏振和纠缠进行定量分析，发现了一个普适的互补恒等关系，并通过惠更斯-施泰纳定理将其与质心和转动惯量等经典力学概念定量关联，从而在相干波动光学与经典力学之间架起了桥梁。
2022-12-08 physics.class-ph physics.optics quant-ph
High-Order Multipole Radiation from Quantum Hall States in Dirac Materials
我们研究了二维狄拉克材料中强无序量子霍尔态的光学响应，并发现了体积与边缘的辐射性质的定性不同的影响。我们表明，从边缘的远场辐射的特点是大的多极矩（> 50），由于角动量从电子到散射光的有效转移。最大多极跃迁矩是边缘态相干长度的直接度量。这些多极跃迁将为光谱学和量子霍尔边缘态的控制提供新的工具。另一方面，从散装的远场辐射表现为随机偶极子发射的光谱特性，随当地的无序势。我们确定的条件下，这种散装辐射可以用来成像的无序景观。这种光学测量可以探测大面积上的亚微米长度尺度，并为扫描探针技术提供补充信息。空间解决这种体辐射将作为一种新的探针的渗滤过渡近半填充。
2017-06-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Polarization-sensitive quantum-optical coherence tomography
我们提出了一种偏振敏感的量子光学相干断层扫描（PS-QOCT）技术，提供轴向光学切片与偏振敏感的能力。该技术提供了一种用于确定关于各向同性反射表面之间的光程长度、来自每个界面的反射率的相对大小、填隙材料的双折射以及样品的光轴的取向的信息的手段。PS-QOCT不受样本色散的影响，因此允许在比通过普通光学相干断层扫描可获得的深度更大的深度进行测量。我们还提供了一个通用的琼斯矩阵理论分析PS-QOCT系统，并概述了进行这种测量的实验程序。
2004-01-28 quant-ph
Maintenance of Coherence and Polarization Evolution in a Supersymmetric Multiphoton Model
讨论了通过外加可控驱动场消除热库与二态量子系统退相干的问题。导出了外部可控驱动场应满足的约束方程。在此基础上，我们得到了超对称多光子二态量子系统中密度算符非对角元的时间发展方程，这对研究这种二态量子模型中的偏振演化是有帮助的。
2004-02-24 quant-ph
Mapping spin coherence of a single rare-earth ion in a crystal onto a single photon polarization state
我们报告的光学检测的一个单一的光稳定的Ce 3+离子在钇铝石榴石（YAG）晶体和其磁光性能在室温下。YAG中铈离子发射能级的电子自旋的量子态可由圆偏振激光脉冲初始化。此外，它的量子态可以通过观察离子的圆偏振荧光的时间行为读出。这意味着Ce 3+离子的自旋量子态直接映射到发射光子的偏振态上，并且表示单自旋和单光子之间的单向量子界面。
2013-01-22 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Impact of Polarization Distinguishability on Coherence in QIUP
本文研究QIUP中信号光子在源处偏振可区分时，生成后光学元件无法恢复干涉，强调源处不可区分性对维持相干性的根本重要性。
2025-07-09 quant-ph
Partial-coherence weak measurement of polarization qubits with a temporal pointer: theory and experiment
Département de physique et d’astronomie, Université de Moncton（蒙克顿大学物理与天文系）；Department of Astronomy & Physics, Saint Mary’s University（圣玛丽大学天文与物理系）
本文提出基于时间指针的偏振量子比特部分相干弱测量理论，推导后选择时间位移闭式表达式，实验验证其在部分相干脉冲系统中可定量实现，为弱值表征提供了新方法。
2026-10-14 physics.optics quant-ph
Quantum uncertainty of optical coherence
University of Eastern Finland（东芬兰大学）；University of Gdańsk（格但斯克大学）
本文研究了光相干的量子不确定性，发现仅数态具有零相干不确定性，而其他状态会导致相干波动，揭示了光学相干的量子特性。
2024-11-20 physics.optics quant-ph
Measuring arbitrary-order coherences: Tomography of single-mode multiphoton polarization-entangled states
本文讨论了一种用有限的实验成本测量两个正交偏振光场在单一空间模中的N阶相干性的方案。为了实现该方案，所需的唯一测量是光束通过两个四分之一波片、一个半波片和用于波片特定设置的偏振分束器之后的N阶强度矩。结果表明，该方法可以适用于任意大的N。给出了波片设置的一组显式值，构成了对任何N阶相干性的最佳测量。对于Fock状态，这里介绍的方法对应于全状态层析成像。该计划的其他偏振光学系统的应用进行了讨论。
2010-02-05 quant-ph
A coherence method generating macroscopic quantum features using polarization-basis control and its projection measurements of laser light
本文提出纯相干方法，通过偏振基控制和线性光学投影测量，使常规激光的正交偏振光对具备不可区分性，从而产生宏观量子特征并揭示 Bell 态所需的固定相位条件。
2024-10-02 quant-ph
Macroscopic quantum correlation using coherence manipulations of polarization-path correlations of a continuous-wave laser
本文提出通过非干涉 Mach-Zehnder 干涉仪中的电光和声光调制器操控连续波激光的偏振-路径相干性，实现不可分离乘积基形式的宏观量子关联。
2023-08-18 quant-ph
Coherence analysis of local randomness and nonlocal correlation through polarization-basis projections of entangled photon pairs
本文通过偏振基投影对纠缠光子对的局域随机性和非局域关联进行相干性分析，揭示相位信息在量子特性中的确定性作用。
2024-09-28 quant-ph
Cavity-induced coherence effects in spontaneous emission from pre-Selection of polarization
自发发射可以在能级相近的多能级原子中产生相干辐射，但条件是原子偶极矩阵元是非正交的。这种情况在原子系统中很少出现。我们报告的可能性绕过这个条件，从而创造相干性，让原子与正交偶极子相互作用的一个预先选定的极化腔模式，而不是自由空间真空的真空。导出了模型四能级原子系统约化密度算符的主方程，并得到了描述干涉效应的解析解。我们报告的量子拍结构的人口。
1999-03-28 quant-ph
Direct access to the initial polarization of ${}^{13}C$ nuclei by measuring coherence evolution of an nitrogen-vacancy center spin qubit
Institute of Theoretical Physics, Faculty of Fundamental Problems of Technology, Wrocław University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学基础技术学院理论物理研究所）；FZU - Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
通过测量氮空位中心自旋量子比特的相干演化，实现对${}^{13}C$核初始极化的直接获取，无需直接访问环境。
2026-02-23 quant-ph
Coherence Time Extension by Large Scale Optical Spin Polarization in a Rare-Earth Doped Crystal
光学可寻址自旋在量子通信、处理和传感中得到了积极的研究。决定量子操作保真度和存储时间的光学和自旋相干寿命通常受到自旋-自旋相互作用的限制，自旋-自旋相互作用可以通过使用大磁场和/或mK范围温度使自旋在其较低能量状态下极化来降低。在这里，我们表明，用固定频率激光对一小部分离子进行光泵激，再加上自旋-自旋相互作用和自旋扩散，会导致顺磁稀土掺杂晶体$^{171}$ Yb $^{3+}$中出现大量的自旋极化：YSO。事实上，在2 K和零磁场下已经实现了高达90%以上的自旋极化。使用这种自旋极化机制，我们还证明了增加的光学相干寿命从0.3 ms到0.8 ms，由于自旋-自旋相互作用的强烈减少。这种效应为在各种固态系统中获得长的光学和自旋相干寿命开辟了新的途径，例如稀土离子或钻石色心的集合，这对广泛的量子技术都很感兴趣。
2019-10-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Ultrafast mapping of optical polarization states onto spin coherence of localized electrons in a semiconductor
实验证明了用单脉冲激光制备GaAs施主束缚电子自旋态的超快方法。一个预备脉冲的每个偏振态都有一个直接映射到自旋态上，在庞加莱球（光子偏振）和布洛赫球（自旋）状态表示之间有双射对应。该制备受激拉曼过程控制，并且比自发发射和自旋退相快几个数量级。类似的动力学支配着我们对自旋相干性的超快光学克尔探测，从而获得了自旋态层析成像。双脉冲制备的实验表明，制备方法具有加性特征。这些现象的利用对于量子信息方案是有价值的。
2011-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Role of Quantum Coherence in Chirped Dynamic Nuclear Polarization
本文利用密度矩阵与虚构乘积算符分析啁啾 DNP 中 DQ/ZQ 固体效应跃迁的量子相干及退相干作用，以解释并优化宽带极化增强效率。
2024-10-24 quant-ph
Determination of the exchange interaction energy from the polarization expansion of the wave function
本文从波函数的极化展开出发，利用常规的表面积分公式和两个涉及体积积分的公式：自适应微扰理论（SAPT）公式和我们推荐的变分公式，计算了交换对氢原子与质子相互作用能量的贡献。在大的核间距$R$，所有三个公式产生正确的表达式$-(2/e)Re^{-R}$，但近似它与非常不同的收敛速度。在SAPT公式的情况下，收敛是几何的，误差为$3^{-K}$，其中$K$是所应用的偏振展开的阶数。曲面积分公式的误差随$a^K/(K+1)!$呈指数下降，其中$a=\ln2 -\tfrac{1}{2}$。变分公式的性能最好，其误差衰减为$K^{1/2} [a^{ K}/(K+1)!]^2$。这些收敛速度比通过多极展开近似波函数得到的收敛速度快得多。这表明了多极级数的部分重混受极化展开影响的效率。我们的结果也表明了将变分原理纳入分子相互作用的微扰理论的好处。
2016-07-23 physics.chem-ph quant-ph
Quantum coherence and control in one- and two-photon optical systems
我们从理论和实验两方面研究了单光子和双光子光学系统中的相干性。在第一种情况下，我们开发的密度运营商表示一个单光子状态进行观察（极化）和未观察到的（频率）自由度之间的非耗散耦合。我们表明，实施的“bang-bang”量子控制保护光子偏振信息从某些类型的退相干。在第二种情况下，我们研究了在相似耦合作用下，双光子偏振态的希尔伯特空间中“无消相干”子空间的存在性。密度算子表示的解析和数值求解。注：本手稿摘自作者的本科论文（A.B.达特茅斯学院，2000年6月，由Walter E. Lawrence），在Paul G.奎亚特
2000-10-03 quant-ph
Storage of Quantum Coherences as Phase Labeled Local Polarization in Solid State NMR
核自旋是量子信息处理的有希望的候选者，因为它们与环境的良好隔离排除了量子相干性的快速损失。已经开发了许多策略来进一步延长它们的退相干时间。他们中的一些人利用去耦技术的基础上的Carr-Purcell和Carr-Purcell-Meiboom-Gill脉冲序列。在许多情况下，当应用于非均匀样品时，它们产生的磁化衰减比哈恩回波慢得多。然而，我们已经证明，这些衰变不能与更长的消相干时间的相干保持冻结。它们是由相干光作为局部极化存储后恢复的结果，因此它们可以用作存储器。我们在这里展示了如何冻结的相干态，随后可以恢复时间长于自然的系统的消相干时间后，可以产生在一个受控的方式与使用的场梯度。证明了均匀样品在非均匀场中的类似行为。它强调的是，在固态NMR的不均匀性的影响，独立于它们的起源，不应该被忽视，因为它们在多脉冲序列中起着至关重要的作用。
2012-07-12 cond-mat.other quant-ph
Estimation of nuclear polarization via discrete measurement of NV center spin evolution
提出一种通过测量NV中心自旋相干性演化来估计13C核极化的方法，利用离散测量点获取信息，无需直接干预环境，具有简单且资源消耗少的优势，并在八核自旋环境中验证了其准确性。
2025-03-31 quant-ph
Enhancing Spin Coherence of Optically-Addressed Molecular Qubit by Nuclear Spin Hyperpolarization
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；PSI Center for Neutron and Muon Sciences（瑞士保罗谢勒研究所中子与μ子科学中心）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
通过三重动态核极化技术抑制核自旋浴引起的退相干，提升分子量子比特的自旋横向相干时间，实验显示自旋回波衰减时间增强25%，并验证了核极化对相干时间的定量影响。
2026-03-31 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Balanced Coherence Times of Mixed-Species Atomic Qubits in a Dual $3\times3$ Magic-Intensity Optical Dipole Trap Array
在这项工作中，我们构建了一个偏振介导的魔强（MI）光偶极阱（ODT）阵列，其中的混合物种量子比特的光位移的不利影响被有效地减轻，使混合物种量子比特的相干时间都大大增强和平衡的第一次。这种混合粒子魔阱技术依赖于三阶交叉项系数和基态超极化率的可调谐性，而这两个特性与陷阱激光器的圆偏振度密切相关。在实验上，用于$^{85}$ Rb量子位的ODT阵列的偏振被精细地调整到确定值，使得其用于魔术捕获所需的工作磁场等于在具有完全圆偏振的另一ODT阵列中魔术捕获$^{87}$ Rb量子位所需的工作磁场。最终，在这种偏振介导的MI-ODT阵列中，$^{87}$ Rb和$^{85}$ Rb量子比特的相干时间分别提高到891 $\pm$ 47 ms和943 $\pm$ 35 ms。并且通过使用浅魔强度可以实现对$^{85}$ Rb量子比特的相应退相效应的减小。可以预见，这种新型的混合物种MI-ODT阵列是一种用于构建具有中性原子的可扩展量子计算机的通用平台。
2019-07-30 physics.atom-ph quant-ph
Protection of center-spin coherence by dynamically polarizing nuclear spin core in diamond
实验研究了动态核极化对金刚石中氮空位中心电子自旋相干性的保护作用。NV中心的电子自旋退相干是由$^{13}$ C核自旋浴的磁场涨落引起的，当处于室温下的平衡态时，磁场涨落对NV中心的电子自旋有很大的热涨落。为了解决这个问题，我们不断地将角动量从电子自旋转移到核自旋，并在Hartman-Hahn条件下将核自旋池抽到极化态。通过观察电子自旋相干时间（$T_2^*$）的延长来验证镀液极化效应。研究了动态核极化（DNP）过程的最佳条件，包括泵浦脉冲宽度和激光脉冲的退偏效应。我们的实验结果为在固态系统中利用极化核自旋浴进行量子信息处理和量子模拟提供了有力的支持。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
