Characterization of strong light-matter coupling in semiconductor quantum-dot microcavities via photon-statistics spectroscopy
结果表明,光谱分辨光子统计测量的共振荧光从现实的半导体量子点系统允许高对比度识别的双光子强耦合状态。用微观理论分析了第二阶共振,确定了最佳激励条件。计算的光子统计谱显示巨大的,实验上强大的共振在第二个梯级发射的能量位置。
2008-01-23 quant-ph
Optimal entanglement concentration for quantum dot and optical microcavities systems
最近的论文[Chuan Wang,Phys.Rev.A \textbf{86},012323(2012)]讨论了使用量子点和微腔耦合系统的部分纠缠电子的纠缠集中协议(ECP)。在他的论文中,每个处于部分纠缠态的双电子自旋系统都可以在辅助量子点和单个光子的帮助下集中。在本文中,我们将提出一个最佳的ECP这样的纠缠电子的帮助下,只有一个单光子。与Wang的方案相比,该方案最大的优点是在整个ECP过程中,单个光子只需要通过一个微腔,从而提高了在非理想微腔情况下的总成功概率。可以重复整个协议以获得更高的成功概率。在技术可行的情况下,该协议可能在当前的长距离量子通信中发挥作用。
2012-07-22 quant-ph
Entanglement purification of nonlocal quantum-dot-confined electrons assisted by double-sided optical microcavities
提出了一种用于双面光学微腔中的两个单电子量子点的非破坏性奇偶校验探测器(PCD)方案。利用偏振纠缠光子对,PCD工作在一个平行的风格,是鲁棒的光程长度的相位波动。此外,我们提出了一个经济的纠缠纯化协议的电子对与我们的无损PCD。量子通信中的各方可以在提高净化效率的同时,减少对某些特定保真度阈值的量子源消耗。因此,我们的协议在未来的量子通信和分布式量子网络中有很好的应用。
2018-09-01 quant-ph
Dark Vibronic Polaritons and the Spectroscopy of Organic Microcavities
有机微腔是一种光子纳米结构,它强烈地限制了电磁场,允许光-物质与无序有机半导体相互作用的奇异量子机制。由于涉及电子、振动和腔光子的几种竞争效应,有机微腔光谱的明确解释一直是一个长期存在的挑战。在这里,我们提出了一个理论框架,能够描述有机微腔的主要光谱特征一致。我们介绍了一类称为暗振动极化激元的光物质激发,强烈发射,但只有微弱的吸收光在裸电子跃迁的相同频率区域。与实验数据的成功比较证明了我们的理论的适用性。提出的有机微腔的微观理解铺平了道路的光电子器件的发展增强了量子光学。
2016-11-23 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Deleterious effect of photon-phonon coupling on microcavities in their application as quantum sources
Instituto de Física, Universidade de São Paulo(圣保罗大学物理研究所);Institut für Physik, Humboldt-Universität zu Berlin(柏林洪堡大学物理研究所)
研究光子 - 声子耦合对氮化硅微腔作为量子源的有害影响,通过研究微腔噪声与温度的关系,证明其与光子芯片和热库耦合有关,控制该噪声源是量子网络中纠缠态源高效实现的必要条件。
2026-09-29 physics.optics quant-ph
Experimental requirements for entangled two-photon spectroscopy
纠缠双光子光谱预计将提供与经典协议相比的优势。它是通过相干控制能量纠缠光子的光谱特性来实现的。我们在这里提出了一个实验装置,允许高分辨率的纠缠光子的光谱整形。我们通过检测非线性晶体中的和频产生来评估其性能。当使用经典光或纠缠光进行时,比较该过程的效率。
2021-03-18 quant-ph
Spectroscopy by frequency entangled photon pairs
利用自发参量下转换产生的频率纠缠宽带光子对进行量子光谱学研究。将吸收性样品放置在闲频光子检测器的前面,并且通过衍射光栅分辨信号光子的频率。用符合计数法测量了样品的吸收光谱,其结果与经典光源下的普通分光光度计测量结果一致。
2004-01-05 quant-ph
Measurement Uncertainty in Infrared Spectroscopy with Entangled Photon Pairs
该研究针对红外波段纠缠多参数光谱测量机制不明的问题,发现了约束纠缠光子对红外光谱多参数测量精度的不确定关系,揭示了折射率与吸收系数测量精度的权衡规律,为纠缠辅助光谱的实验设计与应用提供指导。
2025-02-24 quant-ph
Systematic entanglement concentration for unknown less-entangled three-photon W states
利用单边光学微腔中量子点自旋的光学特性,提出了一种系统的纠缠浓度方案(ECP),用于任意未知的低纠缠三光子W态.在我们的ECP中,当其中一方在其两个光子上使用奇偶校验门(PCG)获得稳健的奇宇称实例时,不仅可以获得部分纠缠的两个未知参数的三光子系统,而且在第一步保持偶宇称实例时也可以获得纠缠的双光子系统.通过利用上述具有相同参数的三光子和双光子系统作为我们ECP第二步的资源,各方可以在保持鲁棒奇宇称实例的情况下获得标准的三光子W态。同时,偶校验实例中的系统可以作为下一轮ECP的资源。我们的ECP的成功概率大大增加了迭代的ECP过程。由于该算法要求参与方的所有系数都是未知的,因此在量子通信网络中有很好的应用前景。
2015-11-01 quant-ph
Quantum enhanced spectroscopy with entangled multi-photon states
传统上,通过检查吸收线的位置来执行光谱学。然而,在过渡频率附近的频率处,可以从相移获得附加信息。在这项工作中,我们认为从吸收和相移,量化的Fisher信息在干涉测量中获得的过渡频率的信息。我们研究了多个单光子状态,NOON状态,和数值优化的纠缠状态,并有多个光子的使用。我们发现优化的状态,提高了一些原子数密度的独立单光子设置的标准量子极限。
2016-03-15 quant-ph
Multipartite entanglement generation in coupled microcavity arrays
我们认为光子阵列的量子发射器在光耦合微腔作为一个平台的纠缠产生。这些提供了很大程度的可调谐性,具有位点选择性光激发的可能性。相干泵浦被认为是驱动真空和纠缠的目标状态之间的过渡,无论是在一个依赖于时间的方式,并在量子浴工程的方法,以创造纠缠的稳态。我们展示了一个数值方案,允许推广到更大的阵列尺寸和不同类别的纠缠态的激发参数的测定。这项研究是一个新的量子光子应用在量子计算和量子机器学习的硬件平台,使用耦合腔阵列的一步。
2023-02-01 quant-ph
Nonlinear quantum interferometric spectroscopy with entangled photon pairs
我们开发封闭的时间分辨光子计数信号的表达式诱导的纠缠光子对的干涉光谱设置。超算子的表达在刘维空间推导出,可以解释松弛和退相耦合到一个浴。干涉测量装置将物质和光变量非平凡地混合在一起,这使得它们的解释变得复杂。我们为这种设置提供了一个直观的模块化框架,简化了其描述。基于探测阶段和光-物质相互作用过程之间的分离。我们发现,对纠缠时间和干涉时间变量控制观察到的物理时间尺度。只有几个过程有助于在有限的情况下,小纠缠时间相对于样品的响应,具体的贡献可以挑出来。
2022-01-26 quant-ph
Initial-Phase Spectroscopy as a Control of Entangled Systems
我们引入了初相谱的概念,将初相谱作为控制纠缠态动力学的一种手段,并将其编码到与压缩真空场相互作用的双原子系统中。我们说明我们的考虑,通过检查由两个系统,小样本(迪克)和空间扩展(非迪克)模型发射的场的瞬态谱。结果表明,谱分量的形状主要取决于初始纠缠态与压缩光场之间的相对相位。我们遵循的时间演变的光谱和显示,根据相对相位烧孔可以发生在两个谱线之一。我们将谱的瞬态行为与初始纠缠的时间演化进行了比较,发现烧孔可以解释为纠缠猝死现象的一种表现。此外,我们发现在非Dicke模型的情况下,集体阻尼率可以像一个人工镊子,旋转压缩场的相位。
2010-03-16 quant-ph
Entangled photon pair excitation and time-frequency-filtered multidimensional photon correlation spectroscopy as a probe for dissipative exciton kinetics
Center for Free-Electron Laser Science CFEL, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(自由电子激光科学中心,德国电子同步加速器);University of California, Irvine(加州大学尔湾分校)
本文提出结合纠缠光子增强的窄带双激子激发与时间-频率过滤的双光子同时计数,用于研究多激子动力学,通过非经典关联制备窄带双激子分布并抑制弛豫。
2026-07-16 quant-ph
Reversing Annealing-Induced Optical Loss in Diamond Microcavities
本文研究高温高真空退火对金刚石微盘谐振器品质因数的损害,发现非金刚石层导致光学损耗,并证明三酸清洗可恢复其光学性能。
2025-10-04 physics.optics quant-ph
Heisenberg-limited Rabi spectroscopy
纠缠态的使用被证明可以将光谱学的基本极限提高到标准量子极限之外。在这些海森堡限制的协议中,纠缠叠加中两个状态之间的相位比不相关的情况下快N倍,其中N例如可以是Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)状态中纠缠原子的数量。在这里,我们提出并证明了使用相关的自旋哈密顿实现海森堡限制拉比型光谱。而不是探测的纠缠态的相位相对于本地振荡器(LO)的自由演化,我们探测的演化,最初可分离的,两个原子寄存器下的伊辛自旋哈密顿与横向场。由此产生的相关自旋-旋转光谱是非相关旋转光谱的两倍窄。我们实现了这个海森堡有限拉比光谱方案的光钟电四极跃迁的$^{88}$锶$^+$使用两个离子晶体。我们进一步表明,依赖于初始状态,相关旋转可以发生在两个正交的子空间的完整的希尔伯特空间,产生海森堡限制光谱的两个离子的平均跃迁频率或其差异的平均频率。由于纠缠态的使用,时钟稳定性的潜在改善取决于所使用的方法的细节和主要的退相干机制。因此,相关自旋旋转的使用可能会为时钟稳定性的改善带来新的途径。
2017-08-09 quant-ph
Proposed Scheme to Generate Bright Entangled Photon Pairs by Application of a Quadrupole Field to a Single Quantum Dot
纠缠光子源是量子光学、量子传感和量子通信的关键。半导体量子点通过双激子-激子级联产生按需纠缠光子对。然而,这对光子在所有方向上各向同性地发射,因此将收集效率限制在百分之几。此外,量子点中的应变和结构不对称性提升了级联中中间激子态的简并度,从而降低了测量的纠缠保真度。本文提出了一种利用四极静电势从半导体量子点中产生纠缠光子对的方法。我们表明,四极电场校正激子波函数的空间不对称性的任何量子点偶极子取向和完全擦除精细结构分裂,而不损害电子和空穴之间的空间重叠。我们的方法与纳米光子结构(如微腔和纳米线)兼容,从而为具有高保真度和收集效率的纠缠光子的确定性来源铺平了道路。
2019-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangled Two-Photon Absorption Spectroscopy with Varying Pump Wavelength
在虚态光谱学中,任意样品的能级结构的信息是通过测量纠缠光子对的双光子吸收概率的傅里叶变换集来检索的,其中纠缠度和光子之间的延迟时间已经改变。这对于简单的系统很有效,但当涉及许多中间状态时,很快就会变得相当困难。我们提出并讨论了纠缠双光子吸收光谱的扩展,解决了这个问题,通过在不同的泵浦波长重复测量。具体来说,我们证明了我们的扩展适用于各种现实的实验设置。
2021-04-23 physics.optics quant-ph
Utilizing Microcavities to Suppress Third-order Cascades in Fifth-order Raman Spectra
凝聚相中的非线性光学信号通常伴随着低阶过程的序列,称为级联,其共享相同的相位匹配和对入射场的功率依赖性,因此难以区分。为了揭示期望的非线性信号而抑制级联一直是多维拉曼光谱中的主要挑战,即,所述$χ^{(5)}$信号由两个$χ^{(3)}$过程的乘积给出的级联信号屏蔽。由于级联起源于分子间虚光子的交换,因此可以通过在光学微腔中进行实验来操纵级联。使用量子电动力学(QED)的处理,我们证明了$χ^{(3)}$级联的贡献可以大大抑制。通过优化腔的尺寸和入射脉冲的方向,我们表明,高达$\sim$ 99.5%的级联信号的抑制是可能的。
2017-07-07 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Two-Photon Absorption Spectroscopy using Intense Phase-Chirped Entangled Beams
我们数值分析使用强纠缠双光束的超灵敏光谱测量化学和生物系统。检查计划利用强烈的频率调制(啁啾)纠缠光束成功地提取信息的中间材料状态,有助于吸收介质的双光子激发。所提出的方法的鲁棒性检查相对于所施加的频率啁啾的间隔。
2018-05-15 physics.atom-ph quant-ph
Photon entanglement-enhanced multidimensional spectroscopy of exciton correlations in photosynthetic aggregates
Center for Free-Electron Laser Science CFEL, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(德国电子同步辐射中心);University of California, Irvine(加州大学尔湾分校)
本文提出利用纠缠光子对增强多维光谱技术,用于探测光合聚集体中激子相互作用和相关性,展示其在飞秒时间尺度上的优越性能。
2026-04-09 quant-ph
Entangled Photons Enabled Time- and Frequency-Resolved Coherent Raman Spectroscopy in Condensed Phase Molecules
我们发展了一种利用纠缠光子的超快频率分辨拉曼光谱,用于探测凝聚相中多原子分子的电子和振动相干性。利用光子之间的量子相关性,信号显示出时间和光谱分辨率的能力,这是经典脉冲或没有纠缠的场所无法达到的。我们开发了一个微观理论,这种拉曼光谱,揭示了电子相干动力学,往往表现出快速衰减内$\sim$ 50 fs。外差探测拉曼信号进一步发展,以捕捉电子相干和发射的相位在实时域。
2021-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Virtual-State Spectroscopy with Frequency-Tailored Intense Entangled Beams
在这方面的贡献,我们分析虚拟状态光谱-一个独特的工具,用于提取信息的虚拟状态,有助于双光子激发的吸收介质-通过实施强纠缠光束与可调光谱相关性。我们提供了一个彻底的描述的所有贡献条款(经典和量子)的双光子吸收信号,以及所施加的限制的功率的泵产生的纠缠光束上的可观察性的谱线的虚拟过渡。我们发现,虚态光谱可以实现与纠缠的孪生光束携带多达$10^4$光子对。这意味着,在原则上,人们可能能够检测到比以前报道的大四个数量级的双光子吸收信号,从而为虚拟状态光谱技术的首次实验实现铺平了道路。
2018-01-17 physics.atom-ph quant-ph
Integrated time-bin entangled quantum light source on a 4H-SiC microring chip
University of Electronic Science and Technology of China(电子科技大学);Tianfu Jiangxi Laboratory(天府江西实验室);Chinese Academy of Sciences(中国科学院);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Southwest Institute of Technical Physics(西南技术物理研究所);AMS Beijing(北京 AMS)
本文提出了一种基于4H-SiC平台的集成时间分量纠缠光子对源,通过优化材料非线性特性和微环谐振器几何结构,实现了高效率和宽带的纠缠光源,克服了传统腔体设计的固有限制。
2026-05-18 quant-ph
Probing excited-state dynamics with quantum entangled photons: Correspondence to coherent multidimensional spectroscopy
量子光是推动量子技术的关键资源。其中一类技术旨在使用光的工程量子态来提高光学测量的精度。在本研究中,我们研究了单色激光通过参量下转换产生的频率纠缠宽带光子对的透射率测量。结果表明,当纠缠时间足够短时,通过调节纠缠双光束之间的光程差,可以在时间上解决所研究系统中的态-态动力学。非经典光子关联使得能够利用单色泵浦进行时间分辨光谱学。它进一步表明,该信号对应于沿反对角线的光谱信息,例如,二维傅里叶变换的光子回波光谱。这种对应关系启发我们预期,更精心设计的光子态将扩大量子光谱学的可用性。
2020-07-15 physics.chem-ph quant-ph
Entangling photons using a charged quantum dot in a microcavity
提出了两种利用微腔中带电量子点中的单电子自旋产生光子极化纠缠的新方案。一种方案是通过纠缠的远程电子自旋,然后是带负电荷的激子发射,另一种方案是通过单电子自旋,然后是自旋状态测量。这两个方案都是基于巨圆双折射和巨法拉第旋转引起的单电子自旋在微腔。我们的方案是确定性的,可以产生任意数量的多光子纠缠。按照类似的程序,光子自旋量子接口的计划提出。
2007-11-09 quant-ph
Entangled Photons Enabled Ultrafast Stimulated Raman Spectroscopy for Molecular Dynamics
本文提出利用纠缠光子实现超快受激拉曼光谱的新方法,通过Hong-Ou-Mandel干涉获得超越经典光的时间-频率分辨率和分子关联函数选择性,用于监测凝聚相分子激子动力学。
2023-05-25 physics.chem-ph quant-ph
Distinguishability and "which pathway" information in multidimensional interferometric spectroscopy with a single entangled photon-pair
相关光子激发了大量与计量学相关的平台,这些平台受益于量子(反)相关性,并优于经典光平台。虽然这种演示主要集中在纠缠,光子交换相位和可纠缠度的作用还没有被广泛利用在量子增强应用。使用干涉仪设置,我们表明,即使在低度纠缠,当双光子波函数耦合到物质,它是一个可靠的编码“哪条路径?“信息。一个干涉交换相循环协议的开发,使微观相互作用的历史(途径)之间的相位敏感的歧视。我们发现,量子光干涉有利于完全不同的一组时间延迟变量,这是不受不确定性的波包的带宽倒数。我们说明了我们的研究结果的激子模型系统,并演示了如何探测带内移相在时域没有时间分辨率的检测。讨论了多光子符合与外加光强的奇异标度关系。
2021-07-12 quant-ph
Achieving two-dimensional optical spectroscopy with temporal and spectral resolution using quantum entangled three photons
产生量子光的技术的最新进展刺激了利用量子纠缠光子进行新的光谱测量的研究。一种这样的光谱技术利用纠缠光子之间的非经典相关性来实现具有增强的灵敏度和选择性的测量。在这里,我们研究光谱测量利用纠缠的三个光子。在该测量中,使用单色泵浦的时间分辨纠缠光子光谱[J. Chem. Phys. 153,051102(2020).]与频散双光子计数技术相结合,该技术抑制了探测器中不期望的偶然光子计数,从而允许分离弱的期望信号。这种时间分辨的频率分散的双光子计数信号,这是两个频率的函数,示出提供相同的信息作为相干二维光谱。相位匹配函数的谱分布作为频率滤波器来选择性地解决二维谱的特定区域,而所研究的激发态动力学在时间上在长于纠缠时间的时间区域中解决。该信号不受联合时间和光谱分辨率的傅立叶限制,因此,它预计将是有用的调查复杂的分子系统,其中多个电子状态存在于一个狭窄的能量范围内。
2021-07-19 physics.chem-ph quant-ph
Stimulated Raman Spectroscopy with Entangled Light; Enhanced Resolution and Pathway Selection
我们提出了一种新的飞秒受激拉曼光谱(FSRS)技术,结合纠缠光子干涉检测选择的物质路径,提高分辨率。在光化泵的光激发之后,测量使用一对宽带纠缠光子,其中一个(信号)与分子相互作用,第三个窄带脉冲引起拉曼过程。另一个(闲频)光子为符合测量提供参考。这种干涉光子符合计数检测允许分别测量拉曼增益和损耗信号,这对于传统的探针传输检测是不可能的。纠缠光子还提供了独特的时间和光谱检测窗口,与光的经典和相关解纠缠态相比,其可以更好地解析快速激发态动力学。
2014-07-12 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Performing quantum entangled biphoton spectroscopy using classical light pulses
本文证明一类使用纠缠双光子探针的量子光光谱学实验可由经典类相干态光等价替代,并通过数值模拟验证,为设计真正具有量子优势的QLS实验提供指导。
2023-06-26 physics.chem-ph quant-ph
Lyapunov Dynamics in Entangled Biphoton Spectroscopy
本文提出基于李雅普诺夫框架的模型,模拟纠缠双光子与腔及材料模的演化,映射联合频谱振幅到强度,再现光谱特征并揭示腔衰变引起的非对角相关性,为量子光谱分析提供可扩展工具。
2025-04-24 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Multichromatic Quantum Superpositions in Entangled Two-Photon Absorption Spectroscopy
量子信息科学正在推动包括分子光谱学和物质-光相互作用在内的大量科学和技术领域的进步。在这些领域中,产生量子力学纠缠光子的能力为探索分子与量子光的相互作用开辟了道路。这项工作考虑了另一种方法,包括能量叠加相关的光子。我们研究了多色量子叠加,或光子对态的颜色叠加,如何影响有机生色团的光学性质。这项工作使用的电子结构计算的基础上的含时密度泛函理论,和一个简单的修改标准的纠缠双光子吸收理论。我们的计算表明,它是可能的,以大幅修改的光学吸收截面的分子,建设性和相消干涉计算。量子干涉效应比相长效应更显著。这些量子效应,或相关的,可以在量子光谱实验中观察到量子点光子态的产生。
2023-03-01 physics.chem-ph quant-ph
Hong-Ou-Mandel interferometry and spectroscopy using entangled photons
光干涉测量是表征光的量子态的一种长期存在的方法。线性和非线性干涉都可以提供光的统计信息,即光与物质相互作用的基本细节。在这里,我们演示了如何干涉检测的非线性光谱信号可以用来提高测量精度的物质的磁化率。光与物质的相互作用改变了量子光的光子统计,这些光子统计被编码在场关联函数中。应用程序是由宏欧曼德尔双光子干涉仪,揭示了纠缠增强的分辨率,可以实现与现有的光学技术。
2021-03-03 physics.optics quant-ph
Entangled light-matter interactions and spectroscopy
纠缠光子表现出非经典的光-物质相互作用,在材料和分子科学中创造了新的机会。例如,在纠缠双光子吸收中,强度依赖性线性缩放,就好像只有一个光子存在。纠缠双光子吸收截面接近但不匹配单光子吸收截面。纠缠的双光子截面也不遵循经典的双光子分子设计图案。诸如此类的问题为丰富但新生的纠缠光物质相互作用领域埋下了种子。从这个角度来看,我们使用纠缠光子光谱学的实验发展概述了该领域的现状。既然基本工具已经概述,现在是时候开始探索材料,分子和设备如何控制或利用与纠缠光子的相互作用。
2020-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Temperature-Controlled Entangled-Photon Absorption Spectroscopy
纠缠双光子吸收光谱(TPA)已被广泛认为是揭示复杂分子系统结构相关信息的有力工具。然而,到目前为止,这项技术的实验实施仍然难以捉摸,主要是因为两个主要的困难。首先,需要用具有不同时间相关性的双光子状态进行多个实验,这意味着实验者必须拥有数十个(如果不是数百个)纠缠光子源。第二,需要具有吸收介质的最低中间能级的\emph{a priori}知识。在这项工作中,我们提出了一个简单的实验方案,成功地克服了这两个限制。通过利用温度控制的纠缠光子源,它允许调谐吸收光子的中心频率,我们表明,TPA信号,作为产生成对光子的非线性晶体的温度的函数测量,以及它们之间的可控延迟,携带关于吸收介质的电子能级结构的所有信息,这可以通过简单的傅里叶变换来揭示。
2019-01-09 physics.optics quant-ph
Two-photon absorption of time-frequency-entangled photon pairs by molecules: the roles of photon-number correlations and spectral correlations
虽然双光子吸收(TPA)和其他形式的分子与孤立的时间-频率纠缠光子对(EPP)的非线性相互作用已被预测显示出各种迷人的效果,它们在实际量子增强分子光谱学中的潜在用途需要仔细检查。本文从光子数相关和光谱相关两个方面对量子增强TPA进行了详细的理论研究,包括色散的有害影响。虽然自发参量下转换产生的EPP中的这种相关性可以在极低光通量的情况下显著增加TPA速率,但我们发现,对于溶液中的典型分子,这种情况对应于在实践中无法观察到的低TPA事件速率。我们的研究结果支持EPP光谱在原子或其他窄线宽系统中的有用性,同时质疑这种方法对宽带系统(包括溶液中的分子)的有效性。
2020-12-09 quant-ph
Entangled-photon time- and frequency-resolved optical spectroscopy
本文提出利用自发参量下转换产生的纠缠光子对实现时间与频率分辨光谱测量,在单光子水平下分辨光合膜能量传递级联和混合染料寿命,并证明可在接近太阳光照条件下快速完成超快光谱实验。
2025-05-05 physics.optics quant-ph
Entangled dual-comb spectroscopy
本文提出纠缠双光梳光谱学(EDCS),利用频率梳的定制纠缠光谱结构突破经典双光梳光谱学的标准量子极限,在气体检测中实现信噪比提升2.6 dB、积分时间缩短1.7倍,为功率受限下的快速精密测量提供新范式。
2024-12-27 physics.optics quant-ph
Phase-Modulated Interferometry, Spectroscopy, and Refractometry using Entangled Photon Pairs
作者演示了一种形式的双光子计数干涉术,通过测量在马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的输出端口处的单光子计数探测器之间的符合计数,然后将共线自发参量下转换产生的宽带时频纠缠光子对(EPP)注入到单个输入端口。通过扫描MZI的一个内部路径中的另一个路径的长度,对插入该内部路径中的样品进行光谱和折射测量,这获取关于样品线性响应的相位和振幅信息。相位调制和锁定检测被引入以增加检测信噪比并实现用于扫描干涉仪延迟的下采样技术,这降低了完全再现时间干涉图案所需的采样要求。相位调制技术还允许单独提取导致最终检测结果的各种量子态路径的贡献。在分子光谱学的背景下经常使用的费曼图被用来描述的干扰所产生的时间-频率的EPP通过MZI的相干特性。这些结果是一个重要的一步,实现一个拟议的方法,分子光谱学,即量子光增强二维光谱。
2019-10-09 physics.chem-ph quant-ph
Nonlinear spectroscopy with entangled photons; manipulating quantum pathways of matter
由材料对经典激光场的响应所获得的光信号由非线性响应函数给出,该响应函数可以用物质的各种量子路径的总和来表示。我们发现,一些路径可以选择通过使用非经典场,通过纠缠的光子和物质的路径,这导致在不同的幂律依赖于入射场强度。通过控制入射光子对的纠缠度,分离了泵浦-探测实验中光谱重叠的受激喇曼散射(SRS)和双光子吸收(TPA)路径。路径选择性为光子到物质纠缠的映射开辟了新的途径。揭示了新材料信息,否则会被途径之间的干扰所消除。
2009-02-15 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Multiple Interacting Photonic Modes in Strongly Coupled Organic Microcavities
该研究通过对真实多模光学谐振腔内分子系综的微观量子描述,揭示低精细度多模下分子偶极子与非共振腔模耗散通道的部分杂化会限制光-物质相干程度,指出真空拉比分裂是光与物质相干混合的必要非充分条件。
2024-07-06 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph physics.optics
Bright squeezed vacuum for two-photon spectroscopy: simultaneously high resolution in time and frequency, space and wavevector
纠缠光子为双光子吸收光谱提供了两个优点。其中之一,双光子吸收率与输入光子通量的线性标度,仅在非常低的光子通量下有效,因此是不切实际的。二是克服了经典的时频和空波矢量同时分辨的限制。在这里,我们考虑亮压缩真空(BSV)作为纠缠光子的替代方案。与相干光相比,它提供的效率增加是适度的,但它不依赖于光子通量。此外,这就是我们在这项工作中所展示的,BSV还同时提供了时间和频率以及空间和波矢量的高分辨率。在我们的实验中,我们测量了二阶关联函数在空间、时间、频率和角度上的宽度,并证明了对傅里叶变换给出的约束的违反,也被称为Mancini纠缠准则。
2021-10-25 quant-ph
Multidimensional spectroscopy with entangled light; loop vs ladder delay scanning protocols
多维光信号通常通过改变时间有序脉冲之间的延迟来记录。这些控制的演变的密度矩阵,并描述了梯形图。我们提出了一个新的非时间顺序协议的基础上以下的波函数的时间演化和描述的循环图。该协议中的时间变量允许观察不同类型的共振,并揭示关于带内失相的信息,这些信息不容易通过时间排序技术获得。当使用纠缠光时,该协议中涉及的时间变量变得耦合,这提供了各种共振的高选择性和无背景测量。纠缠光可以解决某些状态,即使在强背景下,由于快速退相抑制共振功能时,经典光探测。
2014-01-31 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Dark excitons and hot electrons modulate exciton-photon strong coupling in metal-organic optical microcavities
本研究通过瞬态光谱与解析模型,揭示暗激子与热电子分别以法诺型增益-损耗和双温度动力学影响微腔强耦合,为区分极化激元及光子调控提供通用方法。
2024-05-27 physics.app-ph physics.chem-ph physics.optics
Attosecond quantum spectroscopy with entangled photon pairs
Peking University(北京大学);Max Born Institute(马克斯·玻恩研究所)
研究利用纠缠光子对驱动固体内高次谐波生成,揭示了光子聚束现象及量子诱导相关性在XUV领域的转移,为阿秒光谱学发展提供新途径。
2026-04-08 physics.optics quant-ph
Probing exciton dynamics with spectral selectivity through the use of quantum entangled photons
本文提出利用纠缠光子非经典关联的时间分辨光谱方法,以纠缠时间调控动力学探测窗口和光谱选择性,从而从复杂分子与材料的拥挤光谱中提取目标动力学信息。
2023-10-02 physics.chem-ph quant-ph
Towards robust detection of entangled two-photon absorption
本研究针对低通量下纠缠双光子吸收(ETPA)检测存争议的问题,通过构建纠缠光子对横向空间关联,在室温低通量下于有机和无机发色团中观测到ETPA迹象,方案抗常见伪影且信号与关联面积、吸收截面正相关,推进了ETPA验证与纠缠光物质相互作用研究。
2024-10-08 quant-ph
Single Photon Scattering Can Account for the Discrepancies Between Entangled Two-Photon Measurement Techniques
纠缠光子对被预测线性化和增加双光子吸收的效率,允许连续波激光二极管驱动超快时间分辨光谱和非线性过程。尽管有一系列的理论研究和实验测量,不一致的纠缠增强相互作用截面的值持续存在。构造了一个光谱仪,它可以在时间和光谱上表征任何潜在的双光子激发事件之前、期间和之后的纠缠光子态。对于分子罗丹明6G,它有一个虚拟的状态路径,任何纠缠的双光子相互作用被发现是等于或低于经典的,单光子散射事件。这一结果可以解释不同测量技术所报道的各种纠缠双光子吸收截面之间的差异。所报道的仪器可以明确地分离经典和纠缠效应,因此对于日益增长的非线性和多光子纠缠光谱学领域具有重要意义。
2022-05-28 physics.optics quant-ph
Development of Biphoton Entangled Light Spectroscopy (BELS) using Bell pairs
The Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
BELS通过贝尔对和双光子干涉探测材料性质,利用双光子路径和偏振关联变化建立新的纠缠增强光谱学框架,用于表征量子材料和光物质相互作用。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Limitations in Fluorescence-Detected Entangled Two-Photon-Absorption Experiments: Exploring the Low- to High-Gain Squeezing Regimes
本研究复制并扩展了纠缠双光子吸收实验,发现在低增益区间双光子荧光信号低于检测阈值,仅在通过和频生成验证理论模型的高增益区间可观测,表明当前技术下光子纠缠无法实用增强分子双光子荧光光谱与成像。
2024-04-25 quant-ph
Time-resolved spectroscopy with entangled photons
光与介质的相互作用通常以飞秒响应时间发生。通过传统技术进行测量需要使用飞秒激光和复杂的时间选通光学检测1 -3。在这里,我们表明,通过利用纠缠光子的量子干涉,可以使用可访问的连续波激光和单光子计数测量介质的相位弛豫时间在飞秒时间尺度上(低至100 fs)。我们将样品插入Hong-Ou-Mandel干涉仪4中,并从双光子干涉图样的修改中推断相位弛豫时间。除了其简单和易于使用之外,该技术不需要补偿群速度色散5 -8,并且不会引起样品的光损伤。该技术将有助于表征材料科学、化学和生物学中的超快相位弛豫过程。
2016-11-08 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Precision spectroscopy with two correlated atoms
我们讨论的技术,允许长的相干时间在激光光谱实验与两个被困离子。我们表明,为了这个目的,不仅纠缠的离子中制备的消相干的子空间可以使用,但也是一对离子,不纠缠,但受到相同的相位噪声。我们将此技术应用于测量~(40)Ca ~(++)3d D ~(5/2)态的电四极矩和测量激发一对~(40)Ca ~(++)离子的超稳激光的线宽。
2007-11-19 physics.atom-ph quant-ph
Energy-Time Entangled Two-Photon Molecular Absorption
非线性光谱学和显微镜技术在物理学和生物学的广泛应用中无处不在。然而,这些通常依赖于高功率脉冲激光系统。一个有前途的替代方案是利用纠缠双光子吸收(ETPA),这可以导致比传统的双光子吸收(TPA)方案低几十个数量级的入射通量率。然而,与早期的理论工作相比,在最近的实验研究之后,ETPA中不同纠缠自由度的作用尚不清楚。在这里,我们首先证明了ETPA速率与光子对通量的线性相关性,这是ETPA的一个明显特征,并估计了罗丹明6 G浓度依赖的ETPA截面的第一个值,然后我们研究了ETPA荧光速率中的能量-时间纠缠和偏振依赖的特征,并证明了信号对相互作用的强烈依赖性。反映纠缠双光子波包相干时间的光子延迟。
2020-03-12 quant-ph