Entanglement of macroscopic test masses and the Standard Quantum Limit in laser interferometry
我们表明，产生纠缠的两个沉重的宏观镜的质量高达几公斤的高精度激光干涉测量技术的最先进的技术是可行的。这种演示的基础将是一个迈克耳孙干涉仪，该干涉仪具有悬挂的反射镜和在两个干涉仪输出端口处的同时零差检测。我们提出的纠缠的产生和标准量子极限（SQL）的自由质量之间的联系。SQL是操作干涉仪进行引力波检测的一个众所周知的参考极限，并提供了一个衡量在现实退相干过程存在的情况下何时可以观察到宏观纠缠的方法。
2007-11-08 quant-ph
Quantum interferometry with a g-factor-tunable spin qubit
研究了能级连续调制的量子比特的量子干涉效应。量子位由硅隧穿场效应晶体管中的杂质电子自旋形成，并且通过双点配置中的自旋阻塞来读出。量子位能级通过其栅极电压依赖的g因子，用矩形、正弦或斜坡射频波调制。通过电子自旋共振探测能量调制的量子比特。我们的研究结果表明，自旋量子位干涉术在硅器件中实现，并在相对较高的温度下运行的潜力。
2019-04-23 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Optimized Slice-Phase Control of Mirror Pulse in Cold-Atom Interferometry with Finite Response Time
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan Gravitation and Solid Earth Tides National Observation and Research Station（武汉重力与固体潮国家观测研究站）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
本研究通过自适应切片结构和量子最优控制方法，优化冷原子干涉仪的镜像脉冲，提升其在非均匀环境下的鲁棒性和效率。
2026-01-22 physics.atom-ph quant-ph
Cavity-free quantum optomechanical cooling by atom-modulated radiation
本文从理论上研究了原子云与振荡镜的机械运动之间的辐射诱导相互作用。当被连续波辐射照射时，反射镜的运动将引起红色和蓝色边带辐射，这分别增加和减少运动激发。我们发现，通过适当地驱动$Λ$能级原子，与特定辐射边带的镜像关联可以从出射辐射转换为入射辐射。这样的过程使我们能够操纵加热和冷却效果。特别地，我们发展了一种光机冷却策略，可以相互抵消出射和入射辐射的加热效应，从而通过净冷却获得运动基态。在没有腔安装或完美对准的必要性的情况下，我们的建议补充了宏观物体量子冷却的其他努力。
2018-03-01 quant-ph
Separation of Wigner and Continuum-continuum Delays by Mirror-symmetry-broken Attosecond Interferometry
本文提出镜像对称破缺阿秒干涉测量方法，利用圆偏振阿秒脉冲串首次在实验中直接分离并测量Wigner单光子电离延迟与连续态-连续态延迟，解决了长期存在的测量难题，为阿秒精密测量和电子动力学方法基准测试开辟新路径。
2023-02-08 physics.atom-ph 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
Mirror-assisted backscattering interferometry to measure the first-order correlation function of the light emitted by quantum scatterers
提出了一种新的方法来获得一阶时间关联函数，$g^{(1)} (τ)$，光散射的点状量子散射体的集合，或等效的光谱功率分布。这种新方法是基于反射镜辅助后向散射干涉装置。它的角度条纹的对比度在过去已经与考虑到探测光束的入射空间强度分布的不同拉比频率的$g^{(1)} (τ)$的卷积相关联，但是我们在这里表明，通过简单地在特定配置中向干涉仪添加半波片，条纹对比度变成由原子散射的光的$g^{(1)} (τ)$，这些原子现在都受到相同的激光强度。这种新方法可以直接应用于量子系统饱和谱的计算。我们讨论了一些非平凡的方面，这种干涉设置，并提出了一个类比的双马赫-曾德尔干涉仪。
2021-11-24 physics.atom-ph quant-ph
Mechanically modulated emission spectra and blockade of polaritons
本文研究了一种由半导体材料或半导体薄膜构成的谐振腔组成的光电机械混合系统。腔光子与振荡镜或半导体膜中的激子形成极化激元。相应地，腔光子与反射镜或薄膜之间的光-力相互作用转化为极化激元-力相互作用。在广义行波近似下，我们从理论上研究了这一三元杂化系统的本征能和本征函数。研究表明，极化激元模的发射光谱受到机械谐振器的调制。我们还研究了在弱经典场驱动下，力学效应对极化激元统计特性的影响。本文详细描述了由于参量耦合和三波混频相互作用之间的竞争而产生的极化激元模和声子模的丰富的非线性效应。它还提供了一种操作光子、声子和激子的方法，例如，通过极化激元的精细光谱检测机械谐振器的特性或控制光在集成的偏振-光机平台中的传输。
2018-03-08 quant-ph
Why momentum width matters for atom interferometry with Bragg pulses
我们从理论上考虑原子源的动量宽度对布拉格反射镜和分束器的效率的影响，更一般地说，对布拉格脉冲原子干涉仪的相位灵敏度。通过数值优化，我们发现原子云的动量宽度对布拉格反射镜脉冲的最大传输效率有一个基本的上限，并进一步限制了布拉格脉冲原子干涉仪的相位灵敏度。我们量化这些动量宽度的影响，并精确地计算反射镜的效率和干涉仪相位灵敏度如何变化的布拉格阶和源类型的函数。我们的研究结果和方法允许布拉格脉冲的有效优化和不同原子源的比较，并将有助于设计用于基于原子的惯性传感器的大型动量转移布拉格反射镜和分束器。
2011-12-19 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Modulated Ringdown Comb Interferometry for next-generation high complexity trace gas sensing
本文提出调制衰荡梳干涉测量技术，通过解析长度调制腔内并行梳齿的衰荡动力学并结合多普勒频移，突破高浓度背景限制，首次在中红外实现20种分子万亿分之一灵敏度、浓度跨7个数量级的呼出气同时定量检测。
2024-06-05 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Comment on "Relativistic effects in atom and neutron interferometry and the differences between them" by Greenberger, Schleich and Rasel
如果布拉格条件完全满足，则布拉格衍射可与硬壁反射相媲美。然而，在引力场（COW实验）中的中子干涉仪中，情况并非如此，动量转移不应像评论文章中那样用硬壁反射来描述。相反，与原子的情况非常相似，每个反射镜或分束器都产生由布拉格晶体的倒易晶格矢量给出的恒定动量转移。到最低阶为止，原子和中子的情况没有差别。
2014-06-05 quant-ph
Amplitude-modulation-based atom-mirror entanglement and mechanical squeezing in a hybrid optomechanical system
考虑了一个由原子系综和标准光机械腔组成的混合光机械系统，该系统由周期性调制的外光场驱动。研究了Heisenberg算子一阶矩的渐近行为，清楚地展示了精确数值解与解析解之间的逼近过程。基于外驱动和有效光机耦合的具体调制形式，分别详细讨论了原子-镜纠缠增强。与恒定驱动机制相比，这种机制可以极大地提高纠缠度，同时具有更大的松散腔衰减率，并且更好地抵抗机械浴的热涨落。周期性调制的有效光机耦合的期望形式可以通过外部驱动调制分量精确地设计，该外部驱动调制分量可以经由拉普拉斯变换解析地导出。同时，借助于原子系综引起的量子干涉机制，通过适当地调制外部驱动，在未分辨区域内可以成功地产生由周期调制引起的机械压缩。
2018-11-15 quant-ph
Coherent transport of atomic wave packets in amplitude-modulated vertical optical lattices
本文报道了在加速和振幅调制的一维光晶格中实现超冷Sr 88原子输运的动力学控制。我们定制的能量色散的行波波包和可逆切换之间的Wannier-Stark本地化和驱动传输的基础上的相干隧道。在一个原子群速度被逆转一次的Loschmidt回波计划，我们展示了一个新的物质波的工作独立的动量状态的镜子，并讨论可能的应用，以力测量在微米尺度。
2009-09-10 quant-ph
Long-distance teleportation of atomic qubit via optical interferometry
在马赫-曾德尔光学干涉仪的框架下研究了单原子量子比特通过公共光子通道的远距离隐形传态问题。正如预期的那样，当相干态用作输入时，需要高精细度光学腔来克服对自发发射的敏感性。然而，我们发现，一个数压缩的光场在一个twin-Fock态，原则上可以创建有用的纠缠没有腔增强。这两种方法都需要单光子计数探测器，最好的结果是通过结合腔反馈与双福克输入。这种方法可以允许使用双光子输入和当前可用的反射镜和检测器技术的$.99$的保真度。此外，该方法可以方便地扩展到产生多点纠缠和纠缠交换，这两者都是量子网络中的必要条件。
2006-09-27 quant-ph
On-demand generation of entanglement of atomic qubits via optical interferometry
在光干涉的框架内，研究了单原子量子比特通过公共光子通道按需产生纠缠的问题。如预期的那样，对于以相干激光束作为输入的马赫-曾德尔干涉仪，需要高精细度的光学腔来克服对自发发射的敏感性。然而，我们表明，与双福克输入，有用的纠缠可以在原则上创建没有腔增强。这两种方法都需要单光子分辨探测器，最好的结果将通过结合腔反馈和双福克输入。这种方法可以允许使用双光子输入和当前可用的反射镜和检测器技术的$.99$的保真度。此外，我们研究了基于NOON状态的干涉仪，并表明它们的性能类似于双福克状态，但不需要高精度的光电探测器。目前的干涉方法可以作为一个通用的，可扩展的电路元件的量子信息处理，从快速量子门，确定性隐形传态，纠缠交换$etc.$，可以实现与援助的单量子比特操作。
2008-03-24 quant-ph
Influence of the Coriolis force in atom interferometry
在光脉冲原子干涉仪中，我们利用倾斜镜来消除地球自转引起的科氏力的影响，并对位形空间的波包进行表征。对于具有大动量传递和大脉冲间隔时间的干涉仪，我们将对比度提高了350%，并抑制了系统效应。我们还达到了我们所知的迄今为止任何原子干涉仪所包含的最大时空面积。我们讨论了未来的高性能仪器的影响。
2012-01-19 physics.atom-ph quant-ph
Dichroic mirror pulses for optimized higher-order atomic Bragg diffraction
本文提出并实验实现了用于原子干涉测量的二向色镜脉冲，通过选择性反射共振路径并透射寄生路径来抑制噪声，并验证了其在高阶布拉格衍射和初始动量展宽下的可扩展性与鲁棒性。
2025-02-05 quant-ph
Twofold mechanical squeezing in a cavity optomechanical system
本文研究了一个光机械系统的动力学特性，其中一个可移动的反射镜腔包括一个简并的光学参量放大器，并由一个周期性调制的激光场驱动。结果表明，参量驱动和周期调制腔驱动的协同作用导致了可动腔镜作为机械振子时的双重压缩。这允许机械振荡器在一个正交（动量或位置）中的波动被减小到仅应用这两个驱动中的任一个不能达到的水平。除了基本利益，例如，我们的结果在宏观水平上研究了量子效应，探索了量子到经典的转变，在力和运动的超灵敏传感方面具有潜在的应用。
2018-06-25 quant-ph
Influence of periodically modulated cavity field on the generation of atomic-squeezed states
研究了周期性时间调制的腔频率对N个二能级原子在一个移动镜的非平稳腔中产生压缩态的影响。结果表明，由光场真空态产生的光场的双光子特性在产生原子压缩态或自旋压缩态中起着重要作用。我们进一步证明了在真空态中制备的初始腔场具有最大的原子持续压缩。
2015-04-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Fabrication of Precision Hemispherical Mirrors for Quantum Optics Applications
高精度、高数值孔径的反射镜对于在量子光学应用中介导强原子-光耦合是期望的，并且还可以用作光学计量的重要参考表面。在这项工作中，我们演示了数值孔径NA = 0.996的高精度半球镜的制造。反射镜是由铝制成的单点金刚石车削使用稳定的超精密车床校准与现场白光干涉仪。我们的反射镜直径为25 mm，并使用广角单次拍摄和小角度拼接多次拍摄干涉测量的组合进行表征。测量结果显示均方根（RMS）形状误差始终低于25 nm。我们最光滑的反射镜具有14 nm的RMS误差和88 nm的峰谷（PV）误差，这对应于可见光光学器件的$λ$ =50的形状精度。
2018-01-10 physics.ins-det quant-ph
Optomechanical resonator-enhanced atom interferometry
光机械谐振器的物质波干涉测量和光谱学提供了互补的优势。冷原子干涉测量用于精确和长期稳定的测量，但它的动态范围和周期性采集的挑战。光机械谐振腔的光谱学具有大动态范围的连续信号的特征，但是其通常受到漂移的影响。在这项工作中，我们结合了这两种设备的优点。通过干涉测量反射镜和物质波相对于联合参考的运动，使我们能够在地震噪声环境中操作原子重力仪，否则会抑制其相位的读出。我们的方法适用于各种量子传感器，并显示出量子工程对这两种元素的改进潜力。
2020-09-24 physics.atom-ph physics.ins-det physics.optics
Atom interferometry with quantized light pulses
本文研究原子干涉仪中量子化光脉冲的影响，证明强相干态光脉冲下干涉信号趋近经典极限，而低光子数时因路径信息编码导致可见度下降。
2024-02-22 physics.atom-ph quant-ph
Continuously trapped matter-wave interferometry in magic Floquet-Bloch band structures
针对囚禁物质波干涉测量中阱噪声引入的系统误差问题，提出本征抗噪福克工程平台，利用振幅调制光学晶格的幻福克-布洛赫能带结构实现马赫-曾德尔干涉力传感，实验验证其抗噪性与可编程性，为量子力传感器提供新方案。
2025-08-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Coupling of a nano mechanical oscillator and an atomic three-level medium
本文从理论上研究了超冷三能级原子气体与纳米机械镜在经典电磁辐射下的耦合。反射镜上的辐射压力通过探测光场的吸收来调制，探测光场由电磁呈现为几乎透明的原子引起，允许气体影响反射镜。反过来，镜子可以影响气体，因为它的振动在控制场中产生光机械边带。我们发现，边带引起调制的探针强度在镜频，这可以增强附近的原子共振。通过从探测光束到反射镜上的辐射压力，这导致反射镜的谐振驱动。受双光子失谐量的控制，驱动对反射镜运动的相位关系决定了反射镜振动的放大或阻尼。这允许将激光振幅调制直接锁相到纳米机械元件的运动，从而通过耦合到原子气体打开无腔冷却的前景。
2015-11-04 physics.atom-ph quant-ph
Swapping space for time: An alternative to time-domain interferometry
杨的双缝实验需要在空间的两个不同点同时产生两个波。在量子力学中，波对应于单个量子物体，甚至像大分子那样复杂。只要不能确定物体选择了哪一条狭缝，就存在干涉。我们对路径了解得越多，干扰就越严重。在本文中，我们表明，量子力学允许一个双重版本的现象：自干涉波传播通过一个单一的狭缝，但在不同的时刻。这种效应发生在与时间无关的哈密顿量上，因此不应与莫辛斯基型时域干涉相混淆，莫辛斯基型时域干涉是系统参数（振荡镜、斩波光束、随时间变化的孔径、移动光栅等）的主动调制的结果。所讨论的现象甚至对那些受过量子干涉测量学训练的人来说都是违反直觉的。例如，我们对空间中的轨迹了解得越多，干扰就越好。精确可解的模型导致了与杨氏分析相似的公式。有理由相信，这种新型的量子干涉在近30年前就已经在原子干涉测量中被观察到了，但被误解了，因此被认为是来源不明的人工制品而被拒绝。
2018-12-08 physics.atom-ph quant-ph
Monolithic atom interferometry
针对激光光栅原子干涉仪波长受限且系统复杂的问题，本文提出基于量子反射的单晶单片式热束分子干涉仪设计，并以 Si(111)-H(1×1) 表面说明氦束 Mach-Zehnder 干涉仪的实现方案。
2023-07-05 physics.optics quant-ph
Dynamical Casimir Effect in Optically Modulated Cavities
具有周期性振荡镜的腔已经被预测在称为动态卡西米尔效应的过程中从量子真空中激发光子对。在这里，我们提出并分析了一个实验布局，可以提供一个有效的调制腔模式的有效光学长度在近红外光谱区。动态卡西米尔发射的分析模型的开发和比较的预测麦克斯韦方程组的直接数值解实时。一个相当大的强度的动态卡西米尔排放预计为现实的操作参数。在存在外部相干种子光束的情况下，我们预测种子光束的放大和作为受激动态Casimir过程的结果的额外的相位共轭光束的出现。
2011-07-30 physics.optics quant-ph
Dynamical Casimir Effect in Superradiant Light Scattering by Bose-Einstein Condensate in an Optomechanical Cavity
研究了光机腔中玻色-爱因斯坦凝聚体超辐射光散射中的动态Casimir效应。该系统的研究使用经典和量子化的镜像运动。对于这两种情况，腔频率在时间上被谐波调制。感兴趣的主要量是腔内散射光子的数量。在弱调制和强调制下对系统进行了研究。已经观察到，散射光子的振幅对于经典镜运动比量子化镜运动更大。此外，最初，对于较低的调制幅度，散射光子的幅度高于较高的调制幅度。我们还发现，在强调制和弱调制下的量子化镜像运动的曲线的行为是相似的。
2013-08-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Finite-Speed-of-Light Effects in Atom Interferometry: Diffraction Mechanisms and Resonance Conditions
本文建立了原子干涉仪中有限光速效应与质量亏损等相对论效应的理论框架，揭示其大小取决于衍射机制和几何结构，并提出无反冲跃迁实验方案及重力测量偏差缓解策略。
2025-05-05 physics.atom-ph quant-ph
Squeezed-light interferometry on a cryogenically-cooled micro-mechanical membrane
光的压缩态在不增加光功率的情况下降低了测量的信号归一化光子计数噪声，并使光和物质混合系统中的量子纠缠的基础研究成为可能。此外，利用低温冷却完成压缩态具有很高的潜力。首先，测量灵敏度通常受到量子噪声和热噪声的限制。其次，压缩态允许在不损失测量精度的情况下减少冷却设备上的热负荷。在这里，我们展示了挤压光位置传感的低温冷却的微机械膜。传感精度提高了高达4.8 dB以下的光子计数噪声，限制在两个法拉第旋转器的光损耗，在膜温度约20K，限制我们的制冷机。证明了在低温迈克耳孙干涉仪中实现高干涉对比度是可行的。我们的设置是对设想的欧洲引力波探测器“爱因斯坦望远镜”的第一个概念性演示，该望远镜计划使用光的压缩态及其镜面测试质量的低温冷却。
2020-08-06 gr-qc physics.optics quant-ph
Entanglement control in hybrid optomechanical systems
我们演示了一个混合光机械系统中的纠缠控制，该系统包括一个带有机械端镜的光学腔和一个腔内的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。脉冲激光（在现实的实验条件下调谐），以诱导几乎六倍的原子镜纠缠增加，并负责这种介观系统之间有趣的动力学。为了评估所提出的控制技术的优点，我们比较了系统的随时间变化的动力学恒定泵浦下的演变，由于调制的激光。
2012-10-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Towards Entanglement-Enhanced Atom Interferometry Using Bow-Tie Cavities
Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所佛罗伦萨分部）；Istituto Nazionale di Ottica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-INO)（意大利国家研究委员会光学研究所）；Università degli Studi di Firenze（佛罗伦萨大学）；Dipartimento di Ingegneria Industriale (DIEF)（工业工程系）；Dipartimento di Fisica e Astronomia and LENS（物理与天文系及LENS）
本文报道了一种用于锶原子的单片弓形腔，通过行波几何实现均匀原子-光耦合，预期通过腔反馈压缩和量子非破坏测量分别实现24 dB和28 dB的自旋压缩，为下一代量子增强原子干涉仪提供平台。
2026-09-24 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Optomechanical sideband asymmetry explained by stochastic electrodynamics
在随机电动力学的框架内，我们推导了激光束从悬挂镜反射的噪声谱。电磁场遵循麦克斯韦方程组，由确定性部分和随机性部分描述，确定性部分解释了激光场，随机性部分解释了热和零点背景波动。同样，镜面运动满足牛顿运动方程，由确定性和随机性部分组成，类似于朗之万方程。我们考虑一个光电探测器，它记录了从反射镜反射的场的功率，反射镜与频移参考光束干涉（外差干涉）。我们从理论上表明，光电探测器信号的功率谱密度是由四个部分组成：（i）一个确定性项与拍音符，（ii）散粒噪声，（iii）的实际外差信号的反射镜运动和（iv）交叉项之间的相关性测量噪声（散粒噪声）和反作用噪声（辐射压力散粒噪声）。后者引起拉曼边带不对称观察与超冷原子，腔光学力学和悬浮的纳米粒子。我们的经典理论完全再现了实验观测，并与量子理论处理所获得的结果一致。
2022-10-04 physics.optics quant-ph
Near-field diffraction of protons by a nanostructured metallic grating under external electric field: Asymmetry and sidebands in Talbot self-imaging
本文利用GFDTD-Q方法求解含时薛定谔方程，研究了均匀、空间调制和时间调制电场下质子经纳米结构金属光栅的近场衍射，发现电场微小变化会引起Talbot条纹显著偏移、畸变及边带效应，可应用于精密计量与电场传感。
2023-04-20 physics.optics quant-ph
