Homodyne Measurement of a Non-Hermitian Qubit Undergoing Fluorescence
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
本文研究了通过后选择三能级系统实现非厄米特二能级量子比特，并通过连续同调测量分析后选择引入的衰减与测量反馈之间的相互作用，揭示了测量反馈和非厄米特动力学如何共同塑造开放量子系统的瞬态行为。
2026-06-04 quant-ph
Fluorescence during Doppler cooling of a single trapped atom
利用半经典方法研究了初始热态单囚禁原子在弱束缚态下多普勒冷却的时间动力学。我们开发了一个分析模型的最简单的情况下，一个单一的振动模式的谐波陷阱，并显示该模型如何使我们能够通过观察冷却过程中的荧光率来估计被困粒子的初始能量。这种温度测量的实验实现提供了一种通过观察在没有冷却的情况下的温度上升来测量原子加热速率的方法。与传统的边带检测方法相比，该方法在技术上相对简单，并且这两种方法是合理的一致。我们还讨论了RF微动的影响，相关的被困原子离子，和冷却动力学上的振动模式之间的耦合的效果。
2007-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy (LIFS) of Trapped Molecular Ions in Gas-phase
本文综述了气相分子离子的激光诱导荧光光谱（LIFS）。简要介绍了荧光光谱学的理论和实验方法，以及采用离子阱的最先进的LIFS实验。四极离子阱通常用于离子的空间限制。这种实验中涉及的主要挑战之一是由于弱气相荧光发射、高背景噪声和荧光收集光学器件的小立体角而产生的差的信噪比（SNR）。基于集成的高精细光学腔的实验方法在检测到的荧光中提供比单程检测方案更好（通常多一个数量级）的SNR。提高信噪比的另一个关键是通过选择高数值孔径（NA）的收集光学器件来利用光收集的最大立体角。后一部分的审查总结了目前国家的最先进的内源性荧光测量技术用于气相研究。此外，LIFS仪器的详细光谱表征的弱气相荧光发射的荧光团的这些最新进展的范围进行了讨论，考虑荧光素作为一个例子。
2022-06-16 physics.atm-clus physics.bio-ph physics.chem-ph
Quantum Fluctuations of a Single Trapped Atom: Transient Rabi Oscillations and Magnetic Bistability
分离单个原子并监测其共振荧光是研究辐射与物质相互作用中量子效应的有力工具。在这里，我们提出了一个孤立的中性原子存储在磁光阱的量子动力学的观察。通过原子共振荧光中的光子关联，我们证明了与原子瞬态拉比振荡相对应的光子反聚束现象。通过对偏振敏感的光子关联，我们展示了一个新的解决量子涨落的例子：原子的自发磁取向。这些效应只能用单个原子观察到。
2000-03-22 quant-ph
Efficient fluorescence collection and ion imaging with the "tack" ion trap
被困的激光冷却离子产生强烈的荧光。检测这种荧光使得能够基于被捕获的原子有效地测量量子比特的量子态。期望收集大部分光子以使检测更快且更可靠。此外，有效的荧光收集可以提高远程离子纠缠和量子门的速度和保真度。在这里，我们展示了一种新颖的离子阱设计，其将金属球面镜作为阱本身的组成部分，作为其RF电极。反射镜的几何形状，使高达35%的立体角收集捕获的离子荧光，我们测量25%的有效立体角，可能受到限制的镜面的缺陷。我们也研究了单离子在该镜下成像的性质，并进行了像差校正。由于其设计的简单性，这种陷阱结构可以适用于微制造和集成到更复杂的陷阱架构。
2011-08-26 physics.atom-ph quant-ph
Dark-state suppression and optimization of laser cooling and fluorescence in a trapped alkaline-earth-metal single ion
我们研究了多普勒冷却和荧光检测所需的离子的冷却和再泵浦激光场所造成的单个被困的88 Sr+离子的暗态的形成和不稳定。通过数值求解由5s 2S 1/2、5 p2 P1/2和4d 2D 3/2态的子能级组成的八能级系统的含时密度矩阵方程，分析了不同类型的暗态以及如何防止它们以最大化散射率，这对于冷却和离子探测都是至关重要的.研究了激光线宽和离子运动对散射率和暗共振的影响。计算结果与实验结果进行了比较，位于加拿大国家研究委员会的端盖离子阱系统，发现是在良好的协议。这一结果也适用于其它碱土金属离子和无超精细结构的同位素。
2012-12-19 physics.atom-ph quant-ph
Fluorescence Detection of a Trapped Ion with a Monolithically Integrated Single-Photon-Counting Avalanche Diode
我们报告的第一个演示的荧光检测使用单片集成的微加工表面离子阱的单光子雪崩光电二极管（SPAD）。SPAD定位在离子的捕获位置下方，并且被设计成检测从单个$^{174}$ Yb $^+$和$^{171}$ Yb $^+$离子发射的370 nm光子。我们实现了对$^{174}$ Yb $^+$的离子/非离子检测保真度为0.99，平均检测窗口为7.7（1）ms。我们报告在室温操作下暗计数率低至1.2 kHz。保真度受到激光散射、暗计数和加热的限制，这阻止了将离子直接保持在SPAD上方。我们测量计数率从每个贡献源和荧光作为离子位置的函数。基于有效检测器面积并使用离子作为校准光源，我们估计SPAD量子效率为24 $\pm$ 1%。
2021-07-07 physics.ins-det quant-ph
Transient fluorescence with a single trapped ion
本文提出了一种用Paul阱测量单离子瞬态荧光动力学的方法。我们使用表现出$Λ$型三能级系统的$^{40}$ Ca $^+$离子，并测量了基态$S_{1/2}$和亚稳态$D_{3/2}$能级之间的特征光泵浦时间。我们先制备其中一个态，然后通过激发态$P_{1/2}$将其抽运到相反的态。通过测量离子的散射光子，我们得到了原子荧光的瞬态曲线。这些曲线提供了关于原子系统的基本信息，如分支分数和激发态寿命，以及实验参数，如检测系统的效率和其中一个跃迁的饱和参数。最后，我们研究了随时间变化的荧光与光功率和激光失谐量的关系，发现与通过一组光学Bloch方程模拟三能级开放量子系统的动力学非常一致。能够记录时间相关的荧光是特别感兴趣的，因为它包含有关离子的温度，冷却和加热动力学的信息。
2023-03-01 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Dark-resonance Doppler cooling and high fluorescence in trapped Ca-43 ions at intermediate magnetic field
我们展示了简单而强大的方法，多普勒冷却和获得高荧光捕获的43 Ca+离子在磁场为146高斯。该场可以在离子的基态超精细结构内实现与磁场无关的“原子钟”量子比特跃迁，但也会导致与多普勒冷却相关的64个状态的复杂内部结构分布在原子跃迁线宽的许多倍上。使用随时间变化的光学布洛赫方程模拟的系统，我们开发了一个简单的计划，多普勒冷却的离子上的双光子暗共振，这是强大的激光强度，失谐和偏振的典型实验变化。我们实验证明冷却到0.3 mK的温度，略低于相应的两级系统的多普勒极限，然后使用拉曼边带激光冷却进一步冷却到离子的径向运动模式的基态。这些方法将使两个量子比特与这种离子纠缠，这是迄今为止开发的最有前途的量子比特之一。
2015-10-30 physics.atom-ph quant-ph
Photon correlation vs interference of single-atom fluorescence in a half-cavity
本文研究了激光激发的单离子在镜前的光子关联。通过改变离子与反射镜之间的相对距离，光子相关统计可以从反聚束最小值平滑地调谐到类聚束最大值。我们的分析关注的离子镜相互作用的非马尔可夫制度，并揭示了在半腔干涉仪场的建立。
2006-10-10 quant-ph
Resonance fluorescence of a laser cooled atom in a non-harmonic potential
研究了激光驱动下囚禁在非简谐势场中的单原子。我们介绍了基态激光冷却和多普勒冷却的性能和散射光功率谱中的质心运动的签名。为了说明结果，我们提供了两个明确的例子限制势：无限深方势和莫尔斯势。
2016-05-19 quant-ph
Scalable Ion Fluorescence Collection Using a Trap-Integrated Metalens
本研究针对规模化囚禁离子量子计算机的大面积高效荧光收集需求，提出并演示了阱背集成超构透镜的单片系统，实现了与传统0.35数值孔径物镜相当的收集效率，为高保真并行读出提供了紧凑可扩展的方案。
2025-08-01 quant-ph
Measurement of magic-wavelength optical dipole trap by using the laser-induced fluorescence spectra of trapped single cesium atoms
基于多能级模型，计算了铯原子6S_（1/2）基态和6P_（3/2）激发态的塞曼态光位移，并计算了Cs原子6S_（1/2）F=4，mF=+4-6P_（3/2）F '= 5，利用囚禁Cs单原子的激光诱导荧光光谱，在实验上构造并表征了mF=+5跃迁.魔波长为937.7nm，在线性偏振的ODT激光束下，对6S_（1/2）F=4，mF=+4基态和6P_（3/2）F '= 5，mF=+5激发态产生几乎相同的光移。与自由空间中未受干扰的Cs_6S_（1/2）F=4，mF=+4-6P_（3/2）F ′ = 5，mF=+5跃迁频率相比，线偏振937.7nm ODT中的差分光位移小于0.7MHz，小于陷阱深度的1.2%。讨论了陷阱深度和偏置磁场对测量结果的影响。
2017-06-21 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
An alternative power spectrum of the resonance fluorescence of atomic systems
采用开放量子系统的观点，计算了共振激光驱动原子偶极矩产生的电场的功率谱。该光谱具有与通常的Mollow光谱相似的形状，但也具有一些独特的特征。对于足够强的激光驱动，这两个光谱具有对称的三重态结构，具有大的中心峰和两个边带。然而，在每种情况下，边带到中心峰的相对高度不同。当激光拉比频率变化时，这两个光谱的表现也完全不同。这两个光谱可能是感兴趣的高精度实验到量子物理的原子系统，特别是人造原子。
2014-08-31 quant-ph
Intensity-field correlation of single-atom resonance fluorescence
我们报告测量的强度场关联函数的共振荧光的一个单一的捕获Ba+离子。光子的探测使原子处于其基态，我们观察到它在与具有明确相位的激光场相互作用下的后续演化。我们记录了共振荧光源场的回归。这提供了对单个原子辐射偶极子场的直接测量，并显示出其强的非经典行为。在实验装置中，干涉测量以荧光光子检测为条件。由此记录的三阶关联函数证明了单原子、单光子水平上的波粒二象性的一个方面。
2009-04-21 quant-ph
Quantum interference from remotely trapped ions
我们观察到两个连续的激光激发的单离子发射的光子的量子干涉，独立地被困在不同的真空容器。在两个实验中观察到高对比度的双光子干涉与不同的离子种类，钙和钡。我们的实验结果定量再现布洛赫方程计算。特别是，我们表明，个人的共振荧光光场的相干性是由所观察到的干涉。
2008-10-10 quant-ph
Phase-dependent fluctuations of resonance fluorescence near the coherent population trapping condition
研究了单个$Λ$型三能级原子在相干布居囚禁附近的共振荧光的位相涨落，在双光子失谐条件下。为此，我们采用条件零差检测（CHD）的方法，考虑在弱驱动制度的压缩，并扩展到非高斯波动饱和和强字段。在此框架下，并使用一个单一的捕获$^{138} \mathrm{Ba}^{+}$离子的共振荧光的估计参数设置，从探测跃迁散射的光被发现表现出非经典的字符和显着的不对称的三阶波动的振幅强度相关的CHD。
2021-02-16 quant-ph
Quantum Interference of Photon Pairs from Two Trapped Atomic Ions
我们收集两个被捕获的原子离子的荧光，并测量从离子发射的光子之间的量子干涉。两个光子的干涉是基于光子耦合的原子量子比特纠缠方案的关键组成部分。保持所产生的纠缠和用相同离子重复实验的能力对于实现原子量子比特之间的纠缠量子门是必要的，并且允许实现协议以有效地扩展到更大数量的原子量子比特。
2006-08-05 quant-ph
Measuring ion oscillations at the quantum level with fluorescence light
本文提出了一种用单声子灵敏度探测原子机械振动的光学方法。测量信号是由单个被捕获的原子离子散射的光与其镜像的光之间的干涉产生的。原子的运动调制干涉路径长度，从而调制光子探测率。我们探测到了原子在多普勒冷却极限下的振荡，并在相空间中重建了原子的平均轨迹。我们证明了EIT冷却后运动的基态附近的单声子灵敏度。这些结果可以应用于其他光散射体的基本利益，如捕获的纳米粒子的运动检测。
2020-09-29 physics.atom-ph quant-ph
Sympathetic Wigner function tomography of a dark trapped ion
提供了一种通过对同一阱中另一离子的荧光检测来重建被捕获离子运动状态的维格纳函数的协议。这种“交感神经断层扫描”的暗离子没有适合于状态测量的光学转换是基于其运动状态到离子对的集体模式之一的映射。该振动本征模的量子态随后通过亮离子的边带激发来测量。导出了实现所需状态转移和读出的物理过程，并对不同质量比的方案的实现进行了评估。
2011-10-21 quant-ph
Dark pair coherent states of the motion of a trapped ion
本文提出了一个在二维阱中产生离子运动振动对相干态的方案。在我们的方案中，被囚禁的离子在离子阱的X-Y平面内被三束沿不同方向的激光束双色激发。我们表明，如果初始振动状态是由一个双模Fock态，最终的稳定状态，由离子发射的荧光的消光表示，是一个纯态。处于平衡态的离子的运动状态实现了高关联对相干态的运动状态。
1996-04-11 quant-ph
Correcting the effects of spontaneous emission on cold trapped ions
我们提出了两个量子纠错方案，增加了最大的存储时间的量子比特在一个系统的冷囚禁离子，使用最少数量的辅助量子比特。这两种方案都只考虑了由于离子上能级的自发发射引起的退相干所引入的误差。离子荧光的连续监测与选择性相干反馈结合使用，以消除紧接在自发发射事件之后的这些误差，并且通过使量子码字对称化来去除量子跳跃之间的条件时间演化。
1997-05-19 quant-ph
Spin readout of trapped electron qubits
提出了一种利用振荡磁场梯度读出表面Paul阱中单电子量子比特自旋的方案。读出程序包括冷却、驱动、放大和检测电子的运动。我们研究了在液氦温度下存在噪声和陷阱非谐性的方案。四个程序的分析表明，短的测量时间（$25~μ$ s）和高结晶度（$99.7\%$）与现实的实验参数是可以实现的。我们的方案在离子捕获方案中执行荧光检测功能，突出了基于捕获电子自旋量子比特构建全电量子计算机的潜力。
2016-11-01 quant-ph
On the Relationship Between Antibunching and Entanglement in Resonance Fluorescence
Humboldt Universität zu Berlin（柏林洪堡大学）
研究通过实验从单个被捕获原子的抗 bunching 荧光中提取出纠缠光子对，验证了抗 bunching 与光子纠缠之间的直接联系，统一了非经典光的两个典型特征。
2026-04-07 quant-ph
Free-space lossless state-detection of a single trapped atom
我们演示了一个单一的铷87原子被困在一个光镊的无损状态选择性检测。该检测类似于用于捕获离子的检测。在暗态或亮态制备后，我们通过发送仅将激发态耦合到亮态的激光来探测原子的内部状态。激光诱导荧光由高数值孔径透镜收集。检测的单次激发保真度为98.6（0.2）%，并且目前受到检测器的暗计数噪声的限制。该方法的简单性为中性原子的量子操纵开辟了新的前景。
2010-12-20 quant-ph
High efficiency photon counting using stopped light
单光子探测和光子计数在大量量子通信和计算协议中起着核心作用。虽然现有技术的光电探测器的效率远低于期望的极限，但是可以以接近100%的效率执行捕获离子中的量子态测量。在这里，我们提出了一种方法，可以在原则上实现理想的光子计数，通过结合光子量子存储器和离子阱荧光检测技术：映射后的量子态的传播光脉冲到亚稳态集体激发的被困冷原子气体，它是可能的监测共振荧光诱导的额外的激光场，只耦合到亚稳态激发态。即使光子收集/检测效率低至10%，也可以实现效率接近100%的光子计数。
2002-05-31 quant-ph
Inelastic scattering of light by a cold trapped atom: Effects of the quantum center-of-mass motion
处于激光冷却稳态下的冷囚禁离子的光散射呈现出原子-光子相互作用的力学效应。这些特征表现为共振荧光光谱中的附加峰（边带）。在这些边带中，文献讨论了斯托克斯和反斯托克斯分量，即弹性峰的边带。在这份手稿中，我们表明，运动也引起了非弹性峰的边带。这些并不总是可见的，但是，正如我们所示，可以测量的参数制度，这是实验访问。
2005-11-16 quant-ph
Superresolution microscopy of optical fields using tweezer-trapped single atoms
我们实现了一种利用单个囚禁$^{87}$ Rb原子的扫描探针显微镜，用于测量亚波长空间分辨率的光场。我们的显微镜通过检测由近共振光驱动的单个原子的荧光，并通过荧光速率的变化确定来自其他局部光场的原子跃迁的交流斯塔克位移来操作。我们基准的显微镜通过测量两个驻波高斯模式的法布里-珀罗谐振腔的光学波长为1560 nm和781 nm。我们达到了300 nm的空间分辨率，这是superresolving相比，由780 nm波长的检测光的限制。通过使传感器适应于经由其施加在原子上的力来表征光场，来增强对短长度尺度特征的灵敏度。
2022-02-28 physics.atom-ph quant-ph
Engineering superpositions of displaced number states of a trapped ion
我们提出了一个方案，允许产生一个微妙的与2^（1 +1）位移数态在相空间中的一个圆上的叠加作为目标态的质心运动的囚禁离子。通过一个包含激光脉冲和无荧光测量的“l”周期序列，得到了该序列中激光脉冲的总持续时间和离子在“l”周期中处于上电子态的概率的显式表达式，并进行了详细的分析。此外，假设有效的弛豫过程的囚禁离子可以描述的框架内的标准主方程的阻尼谐振子，我们调查的退化的量子干涉效应固有的叠加通过Wigner函数。
2004-04-05 quant-ph
Background-free detection of trapped ions
我们展示了一个多普勒冷却和检测计划的离子与低的D水平，几乎完全抑制散射的激光背景，同时保持高荧光信号和有效的冷却。我们像往常一样用激光在2S 1/2到2 P 1/2跃迁上冷却单个离子，但通过2 P 3/2能级再泵浦。通过滤除冷却过渡上的光并仅检测来自2P_3/2至2S 1/2衰变的荧光，我们将散射激光背景计数率抑制到每秒1，同时保持每秒29000的信号，冷却过渡适度饱和。该方案将是特别有用的实验中，离子被捕获在靠近表面，如在微型离子阱的陷阱电极，这导致高背景散射的冷却束。
2012-02-23 physics.atom-ph quant-ph
Detecting heat leaks with trapped ion qubits
最近，\textit{passivity}原理已被用来为具有热初态的微观量子系统的演化设定界限。在这项工作中，我们通过实验证明了两个基于被动性的框架的实用性：全局被动性和被动变形，用于检测“隐藏”或未知的环境。我们采用两个捕获离子量子比特进行幺正演化，这可能是可选的耦合到一个不可观察的环境量子比特。通过评估系统量子位的测量数据，我们表明，在热力学第二定律不成立的情况下，全局无源性可以验证与未观察到的环境（热漏）的耦合的存在。我们还表明，被动变形是更加敏感，检测热泄漏的全局被动失败。
2021-10-07 quant-ph
Optical frequency analysis on dark state of a single trapped ion
我们演示了一个光学频率分析方法，使用傅里叶变换的检测时间的荧光光子发射从一个单一的捕获40 Ca+离子。探测到的光子率的相对激光频率偏差的响应记录在一个暗共振的斜率内形成的两个光学偶极跃迁对应的DVDA型能级计划。这种方法增强了对小频率偏差的灵敏度，并且这样做与荧光速率的倒数相关。所采用的激光器被锁相到光学频率梳，这允许通过相对于参考光束确定性地调制所分析的激光束来精确校准光学频率分析。可达到的高信噪比高达MHz范围的调制偏差和高达100 kHz的调制频率的承诺，在广泛的光学光谱应用的适用性所提出的结果。
2020-05-06 physics.optics quant-ph
Anatomy of Fluorescence: Quantum trajectory statistics from continuously measuring spontaneous emission
研究了超导量子比特在荧光作用下的连续量子测量。量子位的荧光通过保相外差测量来检测，给出荧光正交信号作为两个连续的量子位读出结果。利用测量物理中的随机路径积分方法，导出了状态边界条件之间的最可能路径，并利用图解微扰理论计算了所有随机变量之间的近似时间关联函数.我们专注于在连续测量过程中能量增加的路径。我们的结果相比，蒙特卡罗数值模拟的轨迹，我们发现直接模拟和理论之间的密切协议。我们将这种分析推广到任意连续监测的扩散量子系统。
2015-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Feedback Cooling and Thermometry of a Single Trapped Ion Using a Knife Edge
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文首次通过电子反馈将单个被俘离子冷却至多普勒极限以下，利用荧光成像和刀刃检测实时监测离子运动并生成反馈信号，实现温度测量与冷却。
2026-07-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spontaneous recoil effects of optical pumping on trapped atoms
精确计算了光抽运囚禁三能级原子时自发辐射的反冲效应。在不采用Lamb-Dicke近似的情况下，考虑泵浦光的任意失谐和饱和，导出了相位空间中的反冲位移密度。结果表明，该密度不是高斯形状，只有当分支比对应于荧光散射而不利于光泵浦时，该密度才在相空间中变为各向同性。在共振情况下，讨论了原子各向异性对激光饱和的依赖关系，并给出了原子质心运动在泵浦作用下的矩映射。此外，它示出如何保护质量中心的量子态从泵引起的干扰的最佳参数依赖于具体的属性要保护。
2008-08-08 quant-ph
Trapped Ion Imaging with a High Numerical Aperture Spherical Mirror
有效地收集和分析囚禁离子量子比特荧光对于囚禁离子量子计算方案中稳健的量子比特态检测是必不可少的。我们讨论了提高光子收集效率的简单技术，使用高数值孔径（NA）。反射光学为了测试这些技术，我们放置了一个具有有效N. A的球面镜。在线性Paul阱附近的真空室内，约为0.9。我们表现出稳定和可靠的捕获单个钡离子，在很好的协议与我们的模拟的电场在这个设置。一个大的N。球面镜引入了显著的球面像差，通过在真空系统外部设计非球面校正透镜，可以大大改善离子成像质量。我们的模拟表明，相比于更复杂的抛物柱面镜设置，球面镜/校正器设计是实现高光子收集率的简单且具有成本效益的方式。
2009-04-13 quant-ph
Real-time capable CCD-based individual trapped-ion qubit measurement
单个量子比特读出是量子模拟和量子计算的关键组成部分。此外，该读出必须实时发生以使得能够应用量子纠错协议。在本文中的能力EMCCD相机具有实时处理能力的输出证明，以确定一个单一的$^9$是$^+$离子的量子态和所需的时序进行了探讨。结果与基于PMT的检测相当。报道了相干激发下$^9$ Be $^+$量子比特态的个体探测实验。讨论了检测系统中的误差源和串扰量。由于国家准备和测量过程中的已知问题的错误率被确定为约0.5%。
2022-04-19 quant-ph
Electromagnetically induced transparency and dark fluorescence in a cascade three-level Lithium molecule
利用光学-光学双共振（OODR）光谱技术在级联三能级双原子锂系统中观察到了电磁感应透明（EIT）和暗荧光。当强耦合激光将中间态$A^{1}Σ^{+}_{u}(v=13, J=14)$耦合到$^7Li_2$的上态$G^{1}Π_{g}(v=11, J=14)$时，由于弱探测激光通过基态$X^{1}Σ^{+}_{g}(v=4, J=15)$和激发态$A^{1}Σ^{+}_{u}(v=13, J=14)$之间的共振跃迁进行调谐，因此来自$A^{1}Σ^{+}_{u}$和$G^{1}Π_{g}$态的荧光急剧减少。强耦合激光使得光学厚介质对于探测跃迁是透明的。此外，当两个激光器都调谐到共振时，来自高能级$G^{1}Π_{g}(v=11, J=14)$的荧光也是暗的，这意味着分子被捕获在基态。利用密度矩阵方法模拟了开放分子三能级系统在强耦合场和弱探测场作用下的响应。在稳态条件下得到了解析解。我们在线形分析中加入了转动能级的磁次能级（M）简并，并报道了$|M|$依赖的线形分裂。理论计算与实测荧光光谱符合得很好。我们发现，即使当耦合场失谐远离共振时，相干性也显著保持。
2005-10-28 quant-ph
Quantum Walk in Position Space with Single Optically Trapped Atoms
量子漫步是著名的随机漫步的量子模拟，它构成了许多科学领域的模型和应用的基础。它的性质明显不同于经典的对应物，并可能导致广泛的应用在量子信息科学。在我们的实验中，我们实现了一个量子行走线上的单个中性原子的位置上的一维自旋相关的光晶格确定性离域。利用位置分辨荧光成像技术，对最终的波函数进行了局域量子态层析表征，并证明了其空间相干性。我们的系统允许观察量子到经典的转变，并铺平了道路的应用，如量子元胞自动机。
2009-07-09 quant-ph
Fast thermometry for trapped ions using dark resonances
我们实验证明了一种方法来确定被困离子的温度，这是适合于监测快速热化过程。我们表明，观察和分析的暗共振的荧光光谱中的线形提供了一个温度测量，在一个大的动态范围内准确，适用于单离子和小离子晶体。在仅$20\,μ$ s的时间内检测激光诱导荧光，从而允许快速确定离子温度。在$10^{-1}-10^{+2}\,$ mK的测量范围内，我们达到了比$15\,\%$更好的精度。将冷却激光器调谐到选定的共振特征允许将离子温度控制在$0.7\,$ mK和大于$10\,$ mK之间。实验工作支持的解决方案的8级光学布洛赫方程时，包括离子的经典运动。这一技术为离子串中的热输运、热机、非平衡态热力学或大离子晶体的测温等实验铺平了道路。
2015-04-09 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Adiabatic Sensing Technique for Optimal Temperature Estimation using Trapped Ions
我们提出了一个绝热的方法，最佳声子温度估计使用囚禁离子，可以操作超出Lamb-Dicke制度。量子传感技术依赖于声子模式的随时间变化的红边带跃迁，通常由非线性Jaynes-Cummings模型描述。我们的传感技术的一个独特的特点是，声子的热分布的相关信息可以转移到集体自旋自由度。我们表明，每个热态概率是示意性地映射到各自的集体自旋激发配置，因此，温度估计进行简单地通过在绝热过渡结束时进行自旋相关的激光荧光测量。我们用Fisher信息描述了温度不确定性，并证明了在热平衡时，态投影测量饱和了量子振子的基本量子Cramér-Rao界.
2020-12-16 quant-ph
Spin-based magnetic detection of optically trapped single cell in microfluidic channel
Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）
本文提出一种结合量子磁力计与光学镊子的磁学检测方法，用于高精度单细胞分析，能有效克服生物组织中的荧光检测挑战。
2026-04-05 physics.optics quant-ph
State Readout of a Trapped Ion Qubit Using a Trap-Integrated Superconducting Photon Detector
我们报道了一种利用集成陷阱的光子探测器实现的囚禁离子量子比特的高保真状态读出。我们确定了一个单一的$^9$ Be $^+$离子的超精细量子位态的表面电极射频离子阱的陷阱结构与超导纳米线单光子探测器（SNSPD）制作的状态依赖的离子荧光光子计数。平均读出保真度为0.9991（1），平均读出持续时间为46 $μ$ s，并且受到读出激光束的偏振杂质和非共振光泵浦的限制。由于在离子和探测器之间没有介入光学元件，我们可以使用离子荧光作为自校准光子源来确定探测器量子效率及其对光子入射角和偏振的依赖性。
2020-07-31 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Analogue quantum simulation of superradiance and subradiance in trapped-ions
讨论了一种利用N个量子比特离子和一个共振冷却离子的线性链对超辐射和亚辐射进行模拟量子模拟的方案。我们开发了一个简单的分析模型，表明量子比特子空间的动力学收敛到那些云进行迪克超辐射和亚辐射。我们提供了完整的离子链的数值模拟，并表明，他们收敛到我们的分析模型预测的动力学没有拟合参数。我们还绘制出达到这种收敛所需的参数制度。
2019-11-22 physics.atom-ph quant-ph
Wavelength-Scale Imaging of Trapped Ions using a Phase Fresnel lens
采用微加工相位菲涅耳透镜对射频Paul阱中的镱离子进行成像。离子被激光冷却到接近369.5 nm跃迁的多普勒极限，减少离子运动，使每个离子形成近点源。通过检测同一跃迁上的离子荧光，实现了光斑尺寸小于440 nm（FWHM）的近衍射极限成像。这是第一次演示的图像捕获离子的分辨率上的过渡波长的顺序。
2011-01-24 physics.optics quant-ph
Non-equilibrium quantum thermodynamics of a particle trapped in a controllable time-varying potential
非平衡态热力学与标准的平衡态相比有很大的优势。在这里，我们提出了一个一般的框架来研究其应用到具体的问题，这是有效的也超出了高斯动力学的假设。我们考虑了两个不同的问题：1）悬浮纳米粒子从简谐势到双势阱跃迁的动力学; 2）量子态通过双势阱的经典和量子转移.在这两种情况下，我们假设系统经历退相干和热化。在情形1）中，我们构造了一个数值方法来求解该问题，并研究了系统的非平衡热力学。在情况2）中，我们引入了一个新的品质因数来量化状态传输协议的效率，并将其应用于此类协议的量子和经典版本。
2023-03-14 quant-ph
A quantum computer using a trapped-ion spin molecule and microwave radiation
我们提出了一种新的设计的量子信息处理器，量子比特被编码成超精细状态的离子保持在一个线性阵列的单独定制的微陷阱和坐在一个空间变化的磁场。磁场梯度引入空间依赖的量子位跃迁频率和量子位之间的自旋-自旋相互作用类型。单量子位和多量子位操作是通过共振微波脉冲实现的，如在液体NMR量子计算中，而量子位读出和复位是通过捕获离子荧光搁置技术实现的。通过调整微陷阱的配置，我们可以在硬件中定制量子比特的谐振频率和耦合强度。我们表明，该系统具有边带过渡结构，它不与处理器的大小，允许量子位之间的可扩展的频率歧视的规模。通过使用大的磁场梯度，可以经由频率选择性光脉冲来读出和重置离子链中的量子位，从而避免需要许多紧密聚焦的激光束来进行空间量子位寻址。
2004-04-13 quant-ph
Motion analysis of a trapped ion chain by single photon self-interference
我们提出了一个光学方案来检测的两个离子弦限制在一个线性保罗陷阱的振荡。通过分析由串中的一个或两个离子发射的荧光中的强度相关性来检测运动。我们目前的测量下进行连续多普勒冷却和脉冲照明。我们预见这种检测方法的几个直接应用，包括多离子物种或耦合机械振荡器的运动分析，和机械相关性的传感。
2021-04-15 physics.optics quant-ph
Microgram $\mathrm{BaCl}_2$ Ablation Targets for Trapped Ion Experiments
本文提出微克级氯化钡烧蚀靶的制备方法，通过热处理提高中性原子产生稳定性，为放射性钡同位素在表面陷阱中的可靠装载及可扩展量子计算奠定基础。
2024-01-16 physics.ins-det quant-ph
Measurement-Induced Heating of Trapped Ions
本研究实验发现囚禁离子在量子比特状态测量期间因荧光态光子散射导致极快加热，并提出基于量子轨迹的框架准确重现实验结果，统一描述了连续与离散源的离子加热现象。
2024-10-15 physics.atom-ph quant-ph
Non-equilibrium quantum thermodynamics of a particle trapped in a controllable time-varying potential
许多先进的量子技术都具有非高斯动力学的特征，在该领域操纵系统的能力是许多实验的下一个阶段。有意义的非高斯动力学的一个例子是双阱势。在这里，我们研究的动力学悬浮纳米粒子经历的过渡，从一个和谐的潜在的双井在一个现实的设置，受到热化和本地化。我们从热力学的角度研究了纳米颗粒的动力学，用Wehrl熵产生及其速率研究了动力学。此外，我们研究耦合制度的量子效应和热效应是相同的幅度，并期待在适当的压缩的初始状态，提供最大的相干性。论证了系统的么正部分和耗散部分对系统的影响和竞争。我们量化的要求，将我们的结果与一个真正的实验与环境的存在，并讨论我们的结果的实验解释结束。
2021-10-29 quant-ph
Enhancement of vibrationally assisted energy transfer by proximity to exceptional points, probed by fluorescence-detected vibrational spectroscopy
本文将囚禁离子VAET模拟扩展到𝒫𝒯对称发色团二聚体，证明简并二阶异常点附近声子吸收最优化，可显著增强振动辅助能量转移，并提出荧光探测振动光谱识别异常点。
2024-04-23 physics.bio-ph physics.chem-ph quant-ph
Towards a source of multi-photon entangled states for linear optical quantum computing
我们提出了一个方案，利用腔QED增强共振荧光量子点的最新进展，产生纠缠和不可分辨的光子流。然后，我们证明，我们可以光学操纵状态的陷阱孔自旋，以实现完整的相干控制的量子位。结合共振激发跃迁的选择性腔增强，我们使用这种能力来执行我们的建议的原理证明，通过显示单个光子的时间仓取决于被困自旋的测量状态。
2018-04-30 quant-ph
Fano Resonance in Excitation Spectroscopy and Cooling of an Optically Trapped Single Atom
本研究针对光阱中单中性原子的冷却需求，采用电磁感应透明（EIT）技术实现冷却，在荧光激发光谱中观测到Fano共振，最终温度达约6 μK，较偏振梯度冷却效果提升一倍。
2023-12-11 physics.atom-ph quant-ph
