Highly bright photon-pair generation in Doppler-broadened ladder-type atomic system
我们报道了一个明亮的光子对源，每输入功率的符合计数率（cps/mW）为数万，通过自发四波混频从多普勒展宽的原子系综的5S 1/2- 5 P 3/2- 5D 5/2跃迁的87 Rb。在多普勒展宽的梯型原子系统中，几乎所有原子速度群的双光子相干贡献都提高了光子对的产生率。我们得到了Cauchy-Schwarz不等式的破坏因子为2370（150）。我们相信，我们的计划，非常明亮的成对光子是重要的，作为一个有用的量子光源之间的量子纠缠交换完全自治的来源。
2016-09-08 quant-ph
Four-Photon GHZ Entanglement via Collective Two-Photon Coherence in Doppler-Broadened Atoms
基于原子-光子相互作用的明亮纠缠多光子源是实现基于光子量子系统的若干量子信息和量子计算方案的必要条件。在这里，我们实验证明了一个四光子偏振纠缠的GHZ态从多普勒展宽的原子系综87 Rb原子。由于多普勒展宽级联型原子系统中的集体双光子相干性，我们的装置能够产生具有0.82的保真度和0.58 Hz的测量的四光子平均符合率的鲁棒的四光子GHZ态。我们认为，从原子介质中产生这种明亮而稳定的多光子GHZ态是实现光子量子计算和基于原子-光子相互作用的实用量子网络的重要一步。
2021-04-05 quant-ph
Subnatural-linewidth biphotons from a Doppler-broadened hot atomic vapor cell
本文报道了用多普勒展宽（530 MHz）热原子蒸气室有效地产生亚自然线宽（< 6 MHz，Rb D1/D2线）双光子。我们在63 ℃的热石蜡包裹的~（87）Rb蒸气室中利用共振自发四波混频产生了带宽（1.9 - 3.2 MHz）和相干时间（47 - 94 ns）可控的时频纠缠光子对。我们的后向相位匹配方案与光泵浦是关键，以尽量减少产生的不相关的光子从共振荧光。这一结果为研制基于原子池的小型窄带双光子源奠定了基础
2016-02-27 quant-ph
Spectrally entangled biphoton state of cascade emissions from a Doppler-broadened atomic ensemble
从理论上研究了多普勒展宽原子系综级联辐射双光子态的光谱特性。这种双光子态是在四波混频过程中自发产生的。发射的上跃迁位于电信带宽，这在基于光纤的量子通信中普遍存在，以实现低损耗传输。我们得到的光谱性质的超辐射衰减率的较低的过渡，激发脉冲的持续时间，和温度的介质。我们通过Schmidt分解量化了它们的频率纠缠，发现更长的激发脉冲，增强的衰减速率和显着的多普勒展宽可以产生更多的纠缠源。最小纠缠双光子源也可以位于原子的某个最佳温度。这允许连续频率纠缠的频谱整形，这在多模长距离量子通信中是有用的。
2018-07-18 quant-ph
Quantum-Enhanced Velocimetry with Doppler-Broadened Atomic Vapor
传统上，测量质心（c.m.）原子系综的速度依赖于测量系综中单个原子的吸收光谱的多普勒频移。在确定c.m.时，绘制出系综的速度分布是必不可少的。速度，使用这种技术。因此，高灵敏度的测量需要准备一个狭窄的多普勒宽度的合奏。在这里，我们使用的光通过移动的室温原子蒸气细胞的色散测量，以确定在一个Single Shot与短期的灵敏度为5.5 $μ$ m-s $^{-1}$ Hz $^{-1/2}$的细胞的速度。在电磁感应透明条件下，通过对探测光的辅助跃迁产生量子干涉来增强介质的色散。与单个原子的测量不同，这种方法是基于原子的集体运动，可以感测到原子的c.m.。在不知道其速度分布的情况下，我们的结果提高了3个数量级的以前的测量，并可用于设计一个紧凑的基于热原子的运动传感器。
2020-03-07 physics.atom-ph quant-ph
Superluminal propagation of an optical pulse in a Doppler broadened three-state, single channel active Raman gain medium
使用一个单通道的主动拉曼增益介质，我们显示了一个$(220\pm 20)$ ns的提前时间为$τ_{FWHM}=15.4 μ$ s的光脉冲传播通过一个10厘米的介质，提前时间，这是与以前报道的。此外，我们已经通过实验验证了与这种单通道拉曼增益系统相关的所有功能。我们的结果表明，所报道的增益辅助超光速传播不应归因于泵浦场的两个频率之间的干涉。
2007-01-22 quant-ph
Manipulative resonant nonlinear optics: nonlinear interference effects and quantum control of nonlinearity, dispersion, transparency and inversionless amplification in an extended strongly-absorbing inhomogeneously-broadened medium
研究了近共振和全共振光密多普勒展宽介质中量子跃迁非线性干涉过程的特殊性。基于量子相干性，证明了克服多普勒效应对共振耦合分子速度区间的基本限制的可行性。这增加了具有最窄和最强共振的原子和分子气体中的非线性光学过程的效率。探索了介质到不透明或绝对透明，甚至到强放大状态的全光开关的可能性，这是由两个驱动辐射的微小变化控制的。所需的控制领域的强度示出是典型的连续激光器。这些效应与四波混频伴随着斯托克斯增益和他们的干涉在完全和近共振光密远离简并双λ介质。无反转放大的振荡阈值以上的较长波长的控制字段的费用，以及所产生的空闲红外辐射的拉曼增益的最佳条件进行了研究。数值模拟应用于二聚钠蒸汽的结果说明。类似的方案可以在掺杂固体和纤维光学中实现。
2005-01-01 physics.optics quant-ph
Quantum Interference between Autonomous Single-Photon Sources from Doppler-Broadened Atomic Ensemble
为了实现基于量子纠缠交换的量子网络，必须要有明亮且完全自主的光源。在这里，我们实验证明了在多普勒展宽的梯形87 Rb原子中，通过自发四波混频产生的两个独立的亮光子对之间的Hong-Ou-Mandel（HOM）量子干涉。明亮的自主预示单光子在连续波（CW）模式下工作，没有同步或补充滤波器。每小时的四倍光子符合计数对应于5000个事件的时间范围为10纳秒，一个订单高于先前报道的自主单光子。我们观察到一个HOM下降与83%的能见度与两个自主预示单光子的有效测量时间为900秒。两个明亮的自主光子对源之间HOM干涉的实现，为实现实用的可扩展量子网络迈出了重要一步。
2017-09-26 quant-ph
Superradiant Emission of Ultra-Bright Photon Pairs in Doppler-Broadened Atomic Ensemble
单光子超辐射由于其在有效收集原子系综中的单光子方面的潜在用途而引起了人们的极大兴趣，明亮窄光子对光源是实现基于光与原子系综相干相互作用的量子通信和量子计算机的关键部件。我们报道了超亮光子对的超辐射发射，每输入功率的符合计数率为64，600 cps/mW，通过热蒸气室中的自发四波混频。在多普勒展宽的梯型原子系统中，近原子速度群的双光子相干性的贡献提高了光子对的产生率。探测到单个光子的概率与光学深度的二次比例关系表明超亮度是由超辐射引起的。此外，首次观察到了原子系综在高光学深度处的单光子超辐射拍频。
2016-03-02 quant-ph
Nonlinear Effects in Pulse Propagation through Doppler-Broadened Closed-Loop Atomic Media
本文从理论上研究了脉冲在由四能级双$Λ$型系统组成的介质中传输的非线性效应。我们应用三个连续波驱动场和一个脉冲探测场，使它们形成一个封闭的相互作用回路。由于探测脉冲的闭环和有限的频率宽度，不能满足多光子共振条件，因此需要进行时间相关分析。通过识别不同的基本物理过程，我们确定的解决方案的相关部分，以计算系统的线性和非线性响应。我们发现，该系统可以表现出很强的强度依赖性的折射率与小的吸收范围内的几个自然线宽。对于一个实际的例子，我们包括多普勒和压力展宽和计算的非线性自相位调制的气体电池钠蒸汽和氩气缓冲气体。我们发现，自相位调制的$π$实现后，通过介质的几厘米的传播，而在相应的光谱范围内的吸收是小的。
2007-11-26 quant-ph
Collective biphoton temporal waveform of photon-pair generated from Doppler-broadened atomic ensemble
本研究探讨了Doppler展宽级联型原子系综中双光子时间波形的集体相干叠加现象，实验证明BTW时间宽度的三倍差异依赖于Cs跃迁的信号和闲置光子波长，为长距离量子网络和量子中继器提供了理论基础。
2024-02-10 quant-ph
Four-wave mixing at maximum coherence and eliminated Doppler broadening controlled with the driving fields
研究了共振多普勒展宽介质中四波混频过程的相干量子控制的新可能性。我们提出了一种提高非线性光转换量子效率的方法。与此同时，与基于相干布居俘获的方法相比，它允许降低所需的基本光束强度。分析的主要结果与数值模拟内解决一个实际的介质说明。
2000-08-08 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Doppler-assisted quantum resonances through swappable excitation pathways in Potassium vapor
本文报告了在$^{39}K$蒸汽中因多普勒效应导致激发路径交换而观察到的亚自然线宽量子干涉现象，通过主方程绝热消除解释了透明到吸收的转换，为激光稳频和量子存储提供了新应用。
2024-03-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Doppler-free Adiabatic Self-Induced Transparency
我们证明了多普勒展宽的二能级介质可以通过适当的绝热变化的激光场的振幅和它的名义失谐的激光脉冲透明。这种新技术的绝热自诱导透明（ASIT）与众所周知的自诱导透明（SIT）现象进行了比较，显示绝热方法是更强大的系统参数的变化。我们还讨论了一个可能的实验实施ASIT使用87-Rb原子。
2009-01-20 quant-ph
Temporal profile of biphotons generated from a hot atomic vapor and spectrum of electromagnetically induced transparency
我们系统地研究了双光子的时间分布，即，时间相关的单光子对，通过自发四波混频过程从热原子蒸气中产生。测量的双光子波包或双光子关联函数的时间宽度随耦合功率的变化范围为70 ~ 580 ns。本文导出了多普勒展宽介质中双光子光谱轮廓的解析表达式。解析表达式表明，光谱轮廓主要由电磁感应透明效应决定，表现为一个线宽近似等于电磁感应透明线宽的洛伦兹函数。因此，双光子的时间分布受多普勒展宽的影响是一个指数衰减函数，这与实验数据是一致的。在与双光子测量相同的实验条件下，利用经典光的弱输入探测场，我们进一步测量了EIT谱。由经典光EIT谱确定的参数计算的双光子波包的理论预测与实验数据一致。这种一致性表明，在多普勒展宽介质中，经典光EIT谱是双光子时间分布的一个很好的指示。此外，测量的双光子时间宽度与基于双光子EIT效应的解析公式的预测结果也很接近。该研究为定量地理解多普勒展宽介质中双光子的光谱和时间分布提供了一种分析方法。
2022-04-05 quant-ph
Protecting Heralded Single Photons Generated from Double-$Λ$ Biphoton Sources with Doppler-Broadened Atomic Media
本研究针对热原子双-$\Lambda$自发四波混频双光子源，发现预示单光子产生速率、预示概率等指标显著提升，提出新理论框架，并实验证明信噪比提高4.8倍，与晶体或芯片源性能相当。
2025-02-10 quant-ph
Resonant radiative processes
研究了强场中原子辐射与邻近跃迁共振时的频率关联特性。结果表明，随着外场的增加，双光子过程和阶梯过程中的频率关联的差异减小。分析了多普勒展宽共振散射和荧光的光谱组成。结果表明，在这些情况下，多普勒线宽是各向异性的。
2000-05-19 physics.optics quant-ph
Electromagnetically induced transparency in inhomogeneously broadened Lambda-transition with multiple excited levels
电磁感应透明（EIT）主要是为三能级系统建模。特别地，相当大的兴趣已经致力于具有两个基态和一个激发态的λ构型。然而，在常用的碱金属原子中，激发态中的超精细相互作用引入了同时参与散射过程的几个能级。当多普勒展宽与上能级的超精细分裂相当时，三能级Lambda模型不能再现实验结果。在这里，我们从理论上研究了碱金属原子热蒸气中的EIT，并证明了由于存在多个激发能级，它可以被强烈地降低。给出了这个模型，我们还表明，一个精心设计的光泵浦能够显着恢复的透明度。
2011-04-20 cond-mat.other quant-ph
Inversionless gain in a lossy medium
我们在一个微型化的微米尺度的定制蒸气室中研究了铷-氢混合物的多普勒展宽简并三能级系统中由于相干效应而产生的无反转增益。细胞小型化引起原子与细胞壁的碰撞。这与氢缓冲气体的高碰撞率相结合，使我们能够观察到吸收光谱的增益。此外，我们分析了细胞的小型化的增益分布的演变中的作用。除了基本的兴趣，在我们的小型化细胞无反转增益的观察铺平了道路的应用，如小型化激光器无反转。
2022-11-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Squeezed-twin-beam generation in strongly absorbing media
在这封信中，我们实验证明产生的压缩，明亮的孪生光束出现由于竞争增益和吸收，在介质中，是整体透明的。为了实现这一点，我们利用一个非简并的四波混频过程中温暖的钾蒸气，这样的双光束经历强共振吸收。在室温及更高温度下，由于多普勒展宽和与其他方案相比更小的频率失谐，在本双$Λ$设置中使用的基态超精细分裂完全重叠。我们表明，尽管由此产生的显着的不对称吸收的孪生光束，量子相关仍然可能产生。我们的研究结果还表明，简化模型的增益，其次是损失，是不足以描述的量的量子相关的过程中产生的。
2017-09-26 quant-ph
Effect of Closely-Spaced Excited States on Electromagnetically Induced Transparency
电磁感应透明（EIT）是一种众所周知的现象，部分原因在于其对诸如量子存储器和量子门之类的量子器件的适用性。由于计算的简单性，EIT通常用三电平λ系统建模。然而，这个简化的模型并没有捕捉到真实原子的EIT实验的所有物理过程。我们从理论上研究了两个紧密间隔的激发态对EIT和非共振拉曼跃迁的影响。我们发现，光场与两个激发态的相干相互作用可以增强EIT的传输，并使EIT峰的宽度变宽。然而，具有不等偶极强度的跃迁的系统的双光子共振频率的偏移导致当考虑多普勒展宽时甚至在无退相干的理想条件下可以实现的最大透明度的降低。结果，在蒸气室中不能实现完全透明。只有当两个激发态之间的间隔为多普勒宽度的量级或更大时，才能恢复完全透明。此外，我们发现非共振拉曼吸收增强，其共振频率移动。最后，我们提出的实验EIT测量的D1线的$^{85}$ Rb同意的理论预测时，考虑到相互作用的领域与四个级别。
2021-04-17 physics.atom-ph quant-ph
Unified Phase-Space Mapping of Quantum Observables in a Multi-Driven Vapor: Resonance Fluorescence as an Electrometry Probe and Correlation Witness
South Valley University（南谷大学）；Imam Mohammad Ibn Saud Islamic University (IMSIU)（伊玛目穆罕默德·本·沙特伊斯兰大学）
该研究提出统一框架分析多驱动蒸汽中量子可观测量，利用密度矩阵形式和SW维格纳函数，揭示可观测量间关系，分离多普勒奇数分量得量子关联见证，共振荧光成热鲁棒可观测量，实现抗多普勒量子传感和精密场电测。
2026-07-14 quant-ph
