Role of generalized parity in the symmetry of fluorescence spectrum from two-level systems under periodic frequency modulation
基于Floquet理论,采用解析和数值方法研究了低频周期调制和近共振高频单色光激发下二能级系统荧光谱对称性的起源.我们发现,频谱的对称性的根本起源可以归因于存在的广义宇称的Floquet态,这取决于驱动参数。广义宇称的缺乏会导致光谱的不对称性。基于广义宇称,导出了谱的对称性和不对称性的条件,成功地预测了谐波、双谐波和多谐波调制的谱的对称性和不对称性。此外,我们还发现,在解析计算中广泛采用的久期近似可能会导致谱的伪对称性,当避免这种近似时,伪对称性消失。本研究提供了一个重要的角度对起源的对称性的频谱。
2020-03-11 quant-ph
Noisy metamolecule: strong narrowing of fluorescence line
我们考虑由玻色子模组成的超分子与二能级系统相关:它可以是,例如,等离子体激元模与量子点相互作用。我们重点讨论了所有关联都很强且具有相同阶数的参数范围:与二能级系统关联的玻色子模之间的相互作用,外部相干驱动和耗散。量子蒙特卡罗模拟表明,该系统的荧光耗散大于驱动振幅和强烈的(数量级)缩小其谱线。这种效应可能与量子随机共振有关。我们发现,在相干驱动下,荧光对应于有限域,具有较低的阈值,并且存在Wigner函数的分裂。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spectral Narrowing via Quantum Coherence
我们研究了λ位形单色和噪声增宽激光场照射下光学厚铷蒸气的传输。在通过原子介质传输之后,两个场之间的拍频信号的光谱宽度比该信号在介质之前的光谱宽度窄1000倍以上。
2006-03-23 quant-ph
On Axion's Effect on Propagation of Monochromatic Electromagnetic Wave Through Strong Magnetic Field
讨论了在腔实验中探测光子-轴子混合效应的可能性。在非均匀磁场中,存在两种不同折射率的光子-轴子模式。对于横向于光传播方向不均匀的磁场,得到了折射率和光束轨迹的解析解。在腔实验中,光束分裂产生分叉效应,导致中心区域的光强降低。磁场的调制可以通过为任何观察到的信号提供窄的频率范围来将这种效应与背景分离。当随着时间积分这种效应并考虑带宽时,FWHM强度的总体下降约为10- 2%。这是一个非常可衡量的影响。
2012-02-07 quant-ph
Cavity induced modifications to the resonance fluorescence and probe absorption of a laser-dressed V atom
在坏腔极限下,导出了相干驱动V型三能级原子与单模腔耦合的腔修正主方程。我们发现,在裸态和修饰态基的粒子数反转可以实现,源于增强的原子-腔相互作用时,腔与原子修饰态跃迁共振。缀饰态表象中的原子布居分析的腔修改的过渡率。对原子荧光光谱和探针吸收光谱进行了研究,发现可以通过调节腔频率来控制其光谱轮廓。在适当的条件下会出现峰值抑制和谱线变窄。
2000-03-20 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
Dark state suppression and narrow fluorescent feature in a laser-driven lambda atom
讨论了三能级原子中的量子干涉效应,其中从上能级到下能级的跃迁都是由单色光场驱动的。虽然系统有两个较低的状态,但量子干涉是可能的,因为两个较低状态中的每一个都有干涉路径。附加的干涉项允许有趣的效果,例如抑制在没有干涉的情况下存在的暗状态。最后,我们研究了量子干涉下原子共振荧光的窄光谱特性。
2002-07-26 quant-ph
Phase-dependent fluctuations in intermittent resonance fluorescence
三能级原子共振荧光中的电子搁置效应引起亮周期和暗周期。相应的非相干谱包含一个非常窄的非弹性峰上的两个级别的光谱。利用平衡零差探测和条件零差探测理论,研究了间歇共振荧光系综平均位相涨落。只有在压缩正交谱中才有尖锐的峰。在平衡零差检测中,峰值是正的,这大大减少了压缩,也可以在其方差中看到。在条件零拍探测CHD中,对于弱到中等强度的激光,峰值是负的,增强了压缩,对于强场,边带变得色散,与正的尖峰一起主导光谱。后者的影响是由于不可忽略的三阶波动所产生的原子激光器的非线性和增加的稳定状态的搁置状态的人口。一个简单的数学方法使我们能够获得准确的分析结果。
2018-10-05 quant-ph
Counter-propagating spontaneous four wave mixing: photon-pair factorability and ultra-narrowband single photon
介绍了一种新的产生光子对的自发四波混频过程,其中涉及的四个波在导波介质χ^{(3)}中反向传播,我们称这个过程为反向传播自发四波混频(CP-SFWM)。我们表明,对于最简单的CP-SFWM源,其中所有的波传播在相同的偏振和横模,其中自和交叉相位调制效应是可以忽略不计的,相位匹配是自动实现的,而不管在光纤或波导中的色散。此外,我们表明,在两个不同版本的这个源(两个泵脉冲,或一个泵脉冲和其余的一个单色),双光子状态是自动factorable提供的长度的非线性介质超过一定的阈值,很容易实现在实践中,因为这个阈值长度往往是在毫米到厘米的范围内。我们还表明,如果一个泵接近单色极限,并为一个足够的非线性介质长度,带宽的两个光子之一,在一个给定的对可能会减少到MHz的水平,与电子跃迁的原子-光子接口的实施兼容,而不使用光学腔。
2016-09-15 quant-ph
High-precision metrology of highly charged ions via relativistic resonance fluorescence
通过求解多能级模型中的含时主方程,在相对论条件下研究了激光驱动高电荷态离子的共振荧光。我们的从头算方法的基础上的狄拉克方程允许调查高度相对论离子,因此,提供了一个敏感的手段来测试相关的相对论动力学,束缚态量子电动力学现象和核效应,通过应用相干光与x射线频率。通过测量干涉缩窄的荧光光谱,可以以前所未有的精度确定原子的偶极矩或多极矩。
2010-11-29 physics.atom-ph quant-ph
Interference-induced splitting of resonances in spontaneous emission
本文研究了Y型四能级原子在相干驱动下的共振荧光。研究了由自发发射引起的量子干涉对原子荧光性质的影响。结果发现,量子干涉所造成的级联发射衰变的原子导致分裂的激发态的人口作为光失谐的函数计算的共振。对于某些参数,在荧光光谱中也可能发生干涉辅助的内边带增强和中心峰变窄。利用原子与光相互作用的缀饰态描述,给出了对数值结果的物理解释。
2007-10-06 quant-ph
Coherence in resonance fluorescence
提出将共振荧光视为自发辐射的统一模型,同时解释光谱与关联特性,并在半导体量子点微柱器件上实验验证了激发功率依赖关系及双光子干涉现象。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A quantum stochastic approach to the spectrum of a two-level atom
通过量子随机微积分,我们构建了一个模型的原子与两个简并的水平和刺激的激光,我们计算其荧光光谱;让我们强调,一旦模型的幺正原子场动力学已经给出,然后计算光谱没有进一步的近似。如果只有吸收/发射项包括在相互作用中,我们重新获得的Mollow光谱的情况下的单色激光和Kimble-Mandel光谱的情况下的“相扩散模型”的非单色激光。然而,我们的模型也可以描述另一种类型的光散射,由于原子作为一个整体的响应,我们预计是小的,但由于吸收/发射通道的散射干扰的“直接散射”。当这两个散射通道的引入,我们得到修改的Mollow-Kimble-Mandel频谱,它与通常的情况下,共享的主要功能,但它提出了一些不对称性,即使在没有失谐的情况下。
2002-02-27 quant-ph
Resonance fluorescence of a trapped three-level atom
本文从理论上研究了一个简谐囚禁原子的共振荧光光谱,该原子的内部跃迁为$Λ$ -型跃迁,在一对激光的双光子共振驱动下,原子的质心运动被冷却.对于这种配置,光子散射只是由于光与原子之间的量子相互作用的机械效应。本文研究了原子质心动力学为量子力学、波包尺寸远小于激光波长(Lamb Dicke极限)时,激光冷却最后阶段的辐射谱。我们利用原子密度矩阵的主方程的Liouville算子的谱分解和应用二阶微扰理论。我们发现共振荧光的光谱由两个窄边带组成-散射光的斯托克斯和反斯托克斯分量-而所有其他信号一般都小几个数量级。然而,对于非常低的温度,光谱的Mollow型非弹性分量变得可见。这表现出新的功能,使进一步深入了解系统的量子动力学。我们提供了一个物理模型,解释我们的结果,并讨论如何可以恢复温度和冷却速率的原子从光谱。所考虑的系统的行为进行了比较与共振荧光的被困原子的内部跃迁由两个级别。
2003-08-29 quant-ph
A narrow-band sodium-resonant fiber-coupled single photon source
量子技术需要创造和控制作为重要资源的单光子。我们提出了一种基于单分子的单光子源,它附着在光纤的端面上。为了实现窄线宽,系统被冷却到液氦温度。分子被光学激发,其荧光通过光纤收集。我们记录了激发光谱和饱和曲线,并分析了拉曼背景荧光的贡献。迄今为止,这是所引入器械的关键限制。单光子的性质被证明是由反聚束自相关记录,这也表明相干拉比振荡。
2019-09-18 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Quantum interference in the resonance fluorescence of a $J=1/2$-$J'=1/2$ atomic system: Quantum beats, nonclassicality, and non-Gaussianity
本文研究J=1/2-J'=1/2原子系统在激光驱动下由π跃迁量子干涉产生的共振荧光,揭示量子拍、非经典性与非高斯性,并分析其光谱和关联特征。
2024-01-17 quant-ph
Few photon transport in a waveguide coupled to a pair of collocated two-level atoms
计算了一对非全同二能级原子耦合到波导中的单光子和双光子散射矩阵。我们发现,通过适当的选择一个双光子输入,由原子的背景荧光可能会被完全猝灭,作为量子干涉的结果,并且当原子的失谐小于其线宽时,出现非常窄的荧光特征。此外,该系统发射的双光子束缚态,可以显示空间振荡/量子拍,并可以从聚束到反聚束统计作为总光子能量的变化。
2011-12-06 quant-ph
Fluorescence and polarization spectroscopy of single silicon vacancy centers in heteroepitaxial nanodiamonds on iridium
介绍了一种先进的新材料系统,用于金刚石中单硅空位色心的产生和光谱分析。我们利用微波电浆化学气相沈积法来合成异质磊晶奈米钻石,其尺寸约为。横向尺寸为160 nm,厚度约为75纳米。这些定向的“纳米岛”将来自亚波长尺寸的纳米金刚石的增强的荧光提取与限定的晶体取向相结合。所研究的SiV中心在730-750 nm波长范围内显示窄的零声子线,低至0.7 nm。我们详细研究了单SiV中心的声子耦合和振动边带,揭示了显着的非均匀效应。偏振测量揭示了线偏振光的偏振发光和优先吸收。
2011-10-24 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Controlling single diamond NV color center photoluminescence spectrum with a Fabry-Perot microcavity
我们提出的理论和实验结果的单缺陷中心嵌入在平面介质微腔中的金刚石纳米晶体的荧光。从理论的角度来看,我们表明,使用中等数值孔径显微镜物镜的整体荧光收集效率可以通过使用低品质因数微腔来提高。这可以用于特别是低温应用中的数值孔径的收集显微镜物镜是有限的,由于实验的限制。我们实验研究了从一个单一的中心发射的光的荧光光谱的控制。我们发现室温宽带发射光谱的同时变窄和荧光光谱密度的增加。
2010-10-05 physics.optics quant-ph
Analysis of a single-atom dipole trap
我们描述了一个简单的实验技术,它允许存储一个单一的铷87原子在光偶极阱。由于光致两体碰撞在加载阶段的陷阱的捕获原子的最大数量被锁定为一个。这种碰撞阻断效应通过在检测到的荧光中观察到光子反聚束来证实。利用窄带扫描腔研究了原子单光子辐射的光谱特性。我们发现原子荧光光谱受激发光场谱宽的影响。此外,我们还观察到由于多普勒效应而引起的原子荧光光谱的展宽。这使我们能够确定对应于105微开尔文温度的被困原子的平均动能。这个简单的单原子陷阱是产生未来量子通信应用所需的原子-光子纠缠的关键元件,也是贝尔不等式的第一个无漏洞测试。
2006-08-31 quant-ph
Joint subnatural-linewidth and single-photon emission from resonance fluorescence
共振荧光-当共振激发二能级系统时发出的光-是一种流行的量子源,因为它似乎继承了驱动激光的光谱特性和二能级系统的统计特性,从而提供了一种亚自然线宽的单光子源。然而,这两种性质实际上在共振荧光中并不共存,因为检测到这些反聚束光子的光学目标本身将是光谱宽的并且不会受益于光谱窄的源,或者与源在光谱上匹配,但在这种情况下反聚束将被破坏。我们首先通过场发射的分解来解释这种失败,以及它如何受到频率分辨率的影响。然后,我们将展示如何恢复所寻求的联合亚自然线宽和反聚束特性,通过干涉共振荧光输出与相干光束。最后,我们讨论如何最终产生的信号,以这种方式具有一种新型的量子相关性,与高原的反聚束,抑制更强烈的密切的光子对。这就引入了理想单光子源的新概念。
2018-08-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
A charge-driven feedback loop in the resonance fluorescence of a single quantum dot
半导体量子点可以根据需要发射具有窄线宽的反聚束单光子。然而,由于环境中的自旋和电荷噪声,观察到的线宽比寿命测量预测的要宽。这种噪声随机地移动跃迁能量并破坏所发射光子的相干性和不可分辨性。幸运的是,波动可以通过使用合适的反馈回路的稳定来减少。在这项工作中,我们证明了一个快速的反馈回路,表现在一个强滞后和双稳态的激子共振荧光信号。光生量子点激子的场电离导致带电界面层的形成,该带电界面层在超过30 GHz的频率范围内拖曳发射线。这种内部电荷驱动的反馈回路可用于减少光谱扩散并在毫秒内稳定发射频率,目前仅受样品结构的限制,但已经比核自旋反馈快。
2016-06-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rydberg electromagnetically induced transparency and absorption of strontium triplet states in a weak microwave field
从理论上研究了弱微波场作用下锶原子里德堡三重态的激光激发。从基态$5s^2\,^1S_0$开始,里德堡激发通过亚稳态的三重态$5s5p\,^3P_1$态实现,其衰减速率$γ_2$为$2π\times 7.5$ kHz,远小于单重态或碱金属原子的衰减速率。研究了$γ_2$对电磁感应透明(EIT)和电磁感应吸收(EIA)体系中透明和吸收光谱的影响。发现窄透明窗(EIT)或吸收峰(EIA),其在光谱中的距离取决于弱MW场的拉比频率。结果发现,在典型的情况下,光谱表现出更高的对比度比使用单重态或碱金属原子。利用亚稳中间态,我们发现Sr气体的共振荧光具有很窄的峰,这是调制的MW场。当微波场弱于探测光和对照光时,这些峰的光谱距离与$Ω_m$成线性关系。这使我们能够提出一种新的方式来通过共振荧光感测非常弱的MW场。我们的研究表明,锶的三重态可以用来发展里德伯分子量电测法,具有独特的优势。
2022-05-06 quant-ph
Deterministic Creation of Identical Monochromatic Quantum Emitters in Hexagonal Boron Nitride
作者提出利用掩蔽碳离子注入技术在独立 hBN 薄片上确定性制备相同的室温单色量子发射体,实现了高单色性、窄线宽、高亮度及高稳定性,为量子技术的工业级生产提供了可靠平台。
2024-10-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Near-monochromatic tuneable cryogenic niobium electron field emitter
创建、操纵和检测相干电子是未来量子显微镜和光谱技术的核心。在低温下利用和特别改变电子束源的量子特征可以增强其发射特性。在这里,我们描述了电子场发射从单晶,超导铌纳米尖在5.9 K的温度。发射的电子能谱揭示了一个超窄的分布下降到16毫电子伏,由于可调共振隧穿场发射通过本地化的带态在纳米突起的顶点和在尖锐的低温费米边缘的截止。这比常规场发射电子源低一个数量级。尖端的自聚焦几何形状导致发射角度为3.7度,亮度降低为3.8 x 10 exp 8 A/(m2 sr V),在4.1 nA束流和69 meV能量宽度下稳定性为小时。该光源将减少透镜像差的影响,并在低能电子显微镜、电子能量损失光谱和高分辨率振动光谱中实现新模式。
2022-10-06 physics.app-ph quant-ph
Time-dependent spectra of a three-level atom in the presence of electron shelving
本文研究了激光驱动下三能级原子由于电子搁置效应而产生的间歇共振荧光的含时光谱。在强跃迁的准定态之后,由于搁置而导致的缓慢衰减导致三能级系统的定态。长期稳定的光谱由相干峰,非相干的Mollow-like结构,和一个非常窄的非相干峰在激光频率。我们发现,在合奏平均动力学的窄峰出现在缓慢的衰变制度后,莫洛光谱已经稳定,但平均黑暗时间之前已经过去了。相干峰是一种稳态特征,在光谱的时间演化过程中不存在
2018-05-09 quant-ph
Frequency Bin Entangled Photons
单色激光泵浦参量下转换晶体产生频率纠缠光子对。我们通过实验研究了这种频率纠缠光子在电信波长(约1550 nm)与纤维光学组件,如电光相位调制器和窄带频率滤波器。我们的方法所依据的理论是通过引入频率仓纠缠的概念来发展的。我们的研究结果表明,相位调制器的地址相干高达11个频率箱,导致干涉图案,可以违反贝尔不等式适合我们的设置超过5个标准偏差。
2010-02-10 quant-ph
Cavity-assisted resonance fluorescence from a nitrogen-vacancy center in diamond
针对金刚石氮-空位中心相干光子发射占比低的问题,将其耦合到开放式光学微腔,实现相干发射速率超现有四倍,可大幅提升纠缠成功率并推动量子光学技术应用。
2024-03-07 physics.optics quant-ph
Dipole spectrum structure of non-resonant non-pertubative driven two-level atoms
在电偶极近似和旋波近似下,分析了非共振强单色光场激发二能级原子的偶极谱。我们发现,显然复杂的光谱结构可以完全描述为两个家庭:谐波频率的驱动场和场致非线性荧光。我们制定的问题提供了定量的法律最相关的光谱特征:谐波比和相位,非微扰斯塔克位移,谐波高原的频率限制。特别是,我们证明了锁定的谐波相位在翅膀的平台打开的可能性,通过谐波滤波产生超短脉冲。
2010-03-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Sub-Natural Linewidth Single Photons from a Quantum Dot
对量子点共振荧光的观察使一种新的固态方法能够产生带宽几乎与量子点跃迁的自然线宽一样窄的单光子。在这里,我们在共振荧光的Heitler机制中操作,以从单个量子点产生亚自然线宽和高相干量子光。测得的单光子带宽表现出相对于量子点跃迁的辐射线宽减少30倍,并且单光子表现出从激发激光器继承的相干特性。与此相反,强度相关测量表明,该光子源保持高度的反聚束行为的顺序的过渡寿命与消失的双光子散射概率。这种光源将立即应用于量子密码学,基于测量的量子计算,特别是在独立甚至完全不同的量子系统之间确定性地产生高保真分布式纠缠。
2011-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detuning-Dependent Mollow Triplet of a Coherently-Driven Single Quantum Dot
我们提出了实验和理论研究的激光驱动的量子点(QD)在修饰态制度的共振荧光。我们探讨的声子散射和纯退相的失谐依赖的Mollow三重态的作用,并表明,三重态边带可能会扩大或缩小,增加失谐。基于极化子主方程方法,其中包括电子-声子相互作用的非微扰,我们推导出一个完整的光谱解析表达式。关于失谐依赖,我们确定了光谱边带窄化或加宽的制度之间的交叉。从单个In(Ga)As量子点的Mollow三重态共振发射的激光失谐依赖性的详细实验研究的理论预测的比较显示出良好的协议。
2012-10-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
High contrast resonances of the coherent population trapping on sublevels of the ground atomic term
以铯原子Doppler展宽D ~ 2谱线组成的非封闭三能级Λ系统为例,在对向传播的双频激光辐射作用下,探测单色光透射时出现的窄的、高对比度的相干布居俘获共振,并进行了分析。这些非平凡共振直接由Λ-系统的确定的下能级上的俘获原子布居数决定,可用于原子频标、灵敏磁力计和原子和分子的高分辨激光光谱学。
2012-01-25 physics.atom-ph quant-ph
Heralded Single-Photon Emission from the Mollow Triplet Sidebands of a Quantum Dot
共振激发的量子发射体的辐射是量子光学中一个有趣的研究课题,也是不同类型量子光场的有用光源。共振光谱由低于量子发射体的饱和的单个谱线组成,其在高于发射体的饱和的功率下发展成三重态。三重态的光谱性质强烈地依赖于泵浦功率和激发激光的失谐量。来自共振荧光的三个紧密间隔的光子通道具有不同的光子统计特征。我们提出了一个详细的光子统计分析的共振荧光发射三重态从一个基于固态的人工原子,即半导体量子点。光子相关测量表明,从莫洛三重态边带的“单一”和“预示”的光子发射。超亮和窄带发射(进入第一透镜的5.9MHz)可以通过激光失谐超过其线宽的15倍({Δ v} \approx 1.0GHz)来方便地进行频率调谐。这些独特的性质使得Mollow三重态边带发射成为例如量子光谱学和量子信息应用的有价值的光源。
2011-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spectral properties of a thresholdless dressed-atom laser
研究了光子晶体中单原子缀饰态激光器腔模的原子荧光光谱特性和输出光场。我们特别注意的行为的频谱中存在的频率依赖水库和搜索的签名的无阈值激光。虽然通过对腔场光子统计的分析,预言了腔场的无阈值行为,但我们发现腔场的光谱中仍然存在阈值行为。我们发现,腔场谱的结构强烈地依赖于抽运率的奇异性。在低抽运率下,光谱不是单色的,而是由一组离散谱线组成,揭示了组合修饰原子与腔场系统的离散(量子)结构。我们发现,当抽运率达到一定值时,多峰结构转变为一条以腔场频率为中心的窄谱线。的光谱的行为的物理解释提供了在系统的修饰状态。
2010-02-02 physics.optics quant-ph
Continuous-wave laser absorption spectroscopy of the Thorium-229 nucleus
Vienna Center for Quantum Science and Technology, Atominstitut, TU Wien(维也纳量子科学与技术中心,原子研究所,维也纳工业大学)
本文利用连续波窄带激光在掺杂钍的晶体中激发核共振,并通过吸收光谱检测,实现了快速信号采集,为固态光核钟提供了新方案。
2026-06-18 cond-mat.mtrl-sci physics.atom-ph quant-ph