Probing quantum mechanics using nanoparticle Schrödinger cats
本文构建钠纳米粒子物质波干涉平台，在含逾7000原子、质量逾170000 Da的体系中实现μ=15.5的薛定谔猫态，刷新宏观量子叠加检验。
2025-07-28 quant-ph
Matter-wave interferometry using a levitated magnetic nanoparticle
叠加原理是量子力学的奇异预言之一。尽管如此，它已被实验验证使用电子，光子，原子和分子。在这篇文章中，使用$20~$纳米悬浮铁磁FePt纳米粒子，一个奇特的全光自旋极化技术和物质波干涉，我们表明，可以创建一个介观空间薛定谔猫。此外，我们认为，离域波包之间的最大空间分离可以是$25~μm$，是显着大于对象本身。
2020-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Matter-wave physics with nanoparticles and biomolecules
这些讲义来自于“Les Houches暑期学校，第cVII期-原子物理学的当前趋势，2016年7月”。它的目的是为学生提供一个指南，以选择目前分子量子光学的焦点主题，并补充了相关主题的早期讲座[Arndt等人，2014年]。本文综述了有机大分子量子光学研究的最新进展。特别是，我们提出了成功的实验的分子的生物学的重要性，如神经递质和映射出的路线，对大型生物物质，如蛋白质的干涉。内部复杂的分子与各种分束器的相互作用进行了讨论，在一个单一的纳米机械光栅和Kapitza-狄拉克Talbot-Lau近场干涉仪的远场衍射-解决最近的进展，实验挑战，和前景的量子增强计量的高度复杂系统在气相中。这篇评论的一个中心部分涉及中性生物分子的慢束的制备，范围从单个氨基酸到微环境中的蛋白质或肽。
2017-03-06 quant-ph
Gyroscopic stability for nanoparticles in Stern-Gerlach Interferometry and spin contrast
本文研究了旋转在纳米颗粒干涉仪中的作用，发现沿缺陷方向赋予角动量能显著增强自旋对比度，使空间叠加扩大近两倍，并可能平均掉永久偶极子。
2025-07-01 quant-ph
Spontaneous Emission Spectra and Quantum Light-Matter Interactions from a Strongly-Coupled Quantum Dot Metal-Nanoparticle System
我们研究了耦合到有限尺寸金属纳米颗粒的单光子发射器的量子光学性质，使用光子格林函数技术，严格量化的电磁场。我们首先获得显着的Purcell因子和光子兰姆位移为7 nm和20 nm半径的金属纳米粒子，而不采用偶极子近似。然后，我们考虑一个量子点光子发射器定位足够接近的金属纳米粒子，使强耦合制度是可能的。考虑到非偶极相互作用、猝灭和从点到探测器的光子传输，我们证明了即使在室温下，在远场自发发射光谱中也可以观察到强耦合机制。发射光谱表明，通常的真空拉比双重成为一个丰富的光谱三重峰或四重峰的四个峰中的两个anticrossing，它生存，尽管显着的非辐射衰变。我们讨论了两种不同偶极极化的发射光谱和猝灭效应。
2011-12-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
quantum interference in bosonic and fermionic matter-wave amplification
我们研究了两种类型的物质波混合实验中的量子干涉效应：一种是初始物质波在独立的Fock态中制备（I型），另一种是每个粒子在同一相干叠加态中制备（II型）。在第一类实验中，玻色子的对称波函数导致相长量子干涉并表现出终态激励，而费米子的反对称波函数导致相消量子干涉并抑制了物质波混合。在第二类实验中，相干叠加态导致了玻色子和费米子的相长量子干涉和增强的物质波混合，而与它们的量子统计无关。
2002-10-25 quant-ph
Thermal limitation of far-field matter-wave interference
我们评估介观粒子发射的热辐射对它们在双缝排列中表现出干涉的能力的影响。该分析是基于一个固定的，基于相空间的描述物质波干扰的动量交换介导的退相干的存在。
2006-05-10 quant-ph
Orbital angular momentum interference of trapped matter waves
介绍了一种基于环阱中轨道角动量量子化的物质波干涉方案。它不需要分束器，对外部规范场引起的几何相位敏感，并允许测量原子间散射长度。我们认为，轨道角动量干涉测量提供了一个通用的平台，冷原子和玻色-爱因斯坦凝聚体使用国家的最先进的技术的量子相干实验。
2021-03-31 quant-ph
Theory of near-field matter wave interference beyond the eikonal approximation
对Talbot-Lau干涉与物质波的关系进行了广义描述，该描述考虑了任意光栅相互作用和真实光束特性。光束粒子和光学元件之间的色散相互作用强烈地影响这种近场效应中的干涉图案，并且已知如果使用越来越大质量和复杂的粒子，则会主导条纹可见度。我们结合半经典散射理论和相空间公式，给出了光栅相互作用过程的一般描述。它有助于系统地改善程函近似使用到目前为止，并评估其制度的有效性。
2008-08-18 quant-ph
Near-field interferometry of a free-falling nanoparticle from a point-like source
对大质量物体进行的物质波干涉测量阐明了它们的波动性质，从而在大尺度上测试了量子叠加原理。尽管标准的量子理论对粒子的大小没有限制，但另一种未经检验的理论-被认为是解释从量子到经典的转变-禁止宏观叠加。在这里，我们提出了一个干涉仪与悬浮，光学冷却，然后自由下落的硅纳米粒子在100万原子质量单位的质量范围内，离域超过150 nm。该方案采用近场泰伯效应与一个单一的驻波激光脉冲作为相位光栅。我们的分析，其中占所有相关的退相干源，表明这是一个可行的途径，利用现有的技术实现宏观高质量的叠加。
2014-11-26 quant-ph
Search for Dark Matter Scattering from Optically Levitated Nanoparticles
Yale University（耶鲁大学）；Yale Quantum Institute, Yale University（耶鲁大学量子研究所）
利用光学悬浮纳米颗粒传感器探测暗物质散射，限制了暗物质与中子耦合强度的上限。
2025-12-19 hep-ex hep-ph quant-ph
Gouy phase and quantum interference with cross-Wigner functions for matter-waves
本研究基于cross-Wigner变换分析物质波时空干涉，发现cross-Wigner因演化时间产生Gouy相位差，并提出从双缝实验空间强度干涉项重建cross-Wigner的技术。
2024-05-29 quant-ph
Rotational synchronization of two non-contact nanoparticles
提出了一个在电磁真空涨落存在下的两个可旋转纳米粒子（NP）系统，利用正则量子化的框架，对电磁场和物质场进行了量子化。由于电磁真空涨落的存在，也通过物质场的波动的非接触摩擦扭矩，影响旋转的纳米粒子已被导出。考虑到近场中NP之间的距离小于100 nm，我们观察到旋转是锁相的。结果表明，电磁真空涨落起着破坏同步的噪声作用。同样令人惊讶的是，我们发现近场中NP之间的摩擦扭矩比它们之间流行的接触摩擦大得多，在那里它导致近场中的鲁棒同步。
2017-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear generation of quantum-entangled photons from high-Q states in dielectric nanoparticles
我们发展了亚波长介质粒子自发参量下转换非线性产生纠缠光子的多极理论。我们表明，光激发与高品质的超腔模式的砷化铝镓（AlGaAs）纳米盘共振导致强烈增强的纠缠光子对产生与电和磁偶极子模式。我们严格的数值计算结果证实了一个分析模型，普遍描述形成的高$Q$共振态和暗态由于父多极子，即磁偶极子和磁八极子的干扰和相互作用。我们的发现和描述可以指导量子和非线性纳米光子学的应用。
2018-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
An apparatus for in-vacuum loading of nanoparticles into an optical trap
我们描述的设计，构造和操作的装置，利用压电换能器在真空中加载的纳米粒子到一个光阱中使用的悬浮光学力学实验。与通常使用的产生含有纳米颗粒的雾化液滴的基于喷雾器的捕集器加载方法相比，该方法产生球形和高纵横比颗粒的干燥气溶胶，其尺寸范围为大约两个数量级。该装置已显示出产生$10^7$ $g$级的加速度，对于直径小至$170$ nm的颗粒，该加速度足以克服玻璃纳米颗粒与玻璃基板之间的静摩擦力。在$1$巴到$0.6$毫巴的压力范围内，尺寸范围从$170$ nm到$\sim 10$ $μ$ m的颗粒已经成功地装载到光学陷阱中。我们报告的速度分布的粒子发射从基板和我们的结果表明，有希望直接加载到超高真空与足够的激光反馈冷却。这种加载技术可能是有用的开发紧凑的fieldable传感器的基础上，光学悬浮的纳米粒子以及物质波干涉实验与超冷纳米物体依赖于多次重复的自由落体测量，因此需要在高真空条件下快速阱重新加载。
2022-08-03 physics.optics quant-ph
Colloquium: Quantum interference of clusters and molecules
本文综述了复杂有机分子和无机团簇的物质波干涉研究的最新进展和前景。近场干涉效应的三种变体，被认为是基于材料纳米结构的衍射，在光学相位光栅，和电离激光场。我们讨论了这些实验的理论概念和实验挑战。这包括优化干涉仪设计以及理解退相干的作用。物质波干涉实验对外部扰动的高灵敏度被证明对于精确测量离域纳米颗粒的内部性质是有用的。最后，我们探讨了在高粒子质量和复杂性的限制下探测量子叠加原理的前景。
2012-03-02 physics.atm-clus quant-ph
Magnetoelectric Effects in Local Light-Matter Interactions
我们研究了单色电磁场与双各向同性纳米粒子的一般相互作用。这样的相互作用是由偶极耦合项与双，P-和T-对称性，包括手性和非互易磁电效应的破坏。我们计算的纳米粒子的吸收率，辐射力和辐射扭矩，并引入新的特点的领域量化的能量，动量和角动量在这些相互作用的转移。特别地，我们提出了“磁电能量密度”的概念，量化了场的局部PT对称性。类似于最近提出的用于分子手性的灵敏局部探测的“超手性”光[物理评论快报。104，163901（2010）; Science 332，333（2011）]，在此我们描述了用于纳米颗粒或分子中的非互易磁电效应的灵敏探测的复合场。
2014-06-02 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Matter-wave interference originates mass-angle correlation in fusion-fission
裂变碎片的质角关联被认为是准裂变的表现。我们发现，这是不是这样的：效果可以源于不同的总自旋表示物质波干扰复合核过程中的聚变-裂变振幅之间的相关性。这解决了完全熔合亚势垒反应$^{16}$ O+ $^{238}$ U中质量-角度相关性的众所周知的难题。我们的发现对于更可靠地预测超重元素的产生截面具有重要意义。物质波干涉也产生准裂变相干旋转双核的量子经典跃迁到时间取向局域化。
2020-01-26 nucl-th quant-ph
Nonlinear dynamics and millikelvin cavity-cooling of levitated nanoparticles
光学机械系统探索和利用光与物质的机械运动之间的耦合。一个非线性耦合提供了丰富的新物理，在量子和经典制度。我们调查一个动态的，而不是通常研究的静态，非线性光学机械系统，包括悬浮和冷却的纳米球的混合电-光阱。光学腔提供线性位置和二次位置（非线性）光物质耦合的读出，同时在高真空中无限期地将纳米球冷却到毫开尔文温度。我们观察到冷却的线性和非线性运动，导致$10^5$倍减少声子数$n_p$，达到最终occupancy的$n_p = 100-1000$。这项工作使悬浮物体的腔冷却到量子基态变得触手可及。
2015-11-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum reflection and interference of matter waves from periodically doped surfaces
我们发现，周期性掺杂，平面可以作为原子和分子物质波的反射衍射光栅。衍射元件是通过利用带电掺杂剂局部抑制来自Casimir-Polder势的量子反射来实现的。本文提出了周期性带电表面反射的一般量子散射理论，并讨论了观察多衍射峰的条件。
2015-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conformer-selection by matter-wave interference
我们建立了近共振紫外光栅的物质波干涉可以用来空间分离复杂分子的各个构象。我们的计算表明，所制备的光束的构象纯度可以接近100%，所有的分子保持在其电子基态。所提出的技术不依赖于分子的偶极矩和自旋，因此为碳氢化合物和生物分子（如神经递质和激素）的结构敏感实验铺平了道路，迄今为止，这些实验避免了符合纯分离
2018-10-29 physics.chem-ph quant-ph
Acoustic and Optical Properties of a Fast Spinning Dielectric Nanoparticle
悬浮在真空中的纳米粒子可以设定为以极限频率旋转，仅受材料的拉伸强度限制。在如此高的频率下，固态量子激发动力学的剧烈变化是可以预期的。在这里，我们从理论上描述了声学声子之间的相互作用和纳米粒子围绕其自身的轴的旋转，并建模纳米粒子的声学和光学性质如何变化时，它在一个固定的频率旋转。作为一个例子，我们分析预测的缩放的形状，声学本征模谱，介电常数，和极化率的旋转介电纳米球。我们发现，在目前的实验中实现的几个千兆赫的频率，这些属性的变化应该是可测量的与本技术。我们的工作旨在探索极端旋转下介观物质中的固态量子激发，随着对高度孤立的悬浮纳米粒子的精确控制的出现，这种机制现在变得可以访问。
2020-05-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
