Terahertz frequency standard based on three-photon coherent population trapping
提出了一种基于三光子相干布居囚禁的太赫兹频率标准方案。假设三个激光器的传播方向服从相位匹配条件，我们表明，在一秒钟的几个10 $^{-14}$的稳定性可以达到的精度有限的功率展宽到$10^{-11}$在不太有利的情况下。参考THz信号可以长距离传播，有用的信息由三个光子的相对频率携带。
2007-05-24 quant-ph
Collapse-revivals and population trapping in the m-photon mazer
本文研究了超冷二能级原子与电磁腔相互作用引起的原子布居数变化中出现的回复斑图，这种作用与原子的$m$ -光子跃迁（$m$ -光子脉泽）共振有关.特别是，sech $^2$和高斯腔模式的配置文件被认为是和差异的反射复兴模式的报告。$m$ -光子脉泽的量子理论是在缀饰态坐标形式的框架下写成的。对于原子-光场系统的任意初始态，给出了原子布居数、腔光子统计以及反射和透射几率的简单表达式。给出了抑制$m$ -光子脉泽中光子回复的布居捕获现象的证据。
2000-05-02 quant-ph
Photon localization versus population trapping in a coupled-cavity array
本文研究了耦合腔阵列（CCA），其中一个腔与一个二能级原子在行波近似下相互作用。我们研究了整个阵列的激发输运动力学，这是在原子的发射过程中产生的CCA真空。由于已知的原子-光子束缚态的形成，通常会发生部分光场局域化和原子布居俘获。我们研究了这两种现象的耦合强度的功能依赖性，并表明，超过它们变得显着的阈值是不同的。当耦合强度从零开始增大时，场首先出现局部化。
2014-02-18 quant-ph
Trapping photons on the line: controllable dynamics of a quantum walk
我们证明了一个虚构的量子行走超过10个步骤，在一维网络的线性光学元件。通过引入单点相位缺陷，打破了理想标准量子行走的平移对称性，从而在量子行走结构中产生局域化效应。此外，我们研究了如何由于单点相位缺陷和硬币设置的相位水平影响本地化签名的强度。
2014-01-23 quant-ph
Trapping a Free-propagating Single-photon into an Atomic Ensemble as a Quantum Stationary Light Pulse
有效的光子-光子相互作用是实现量子信息处理的关键因素之一。然而，由于光子的玻色子性质，相互作用通常必须通过原子介质介导，并且与效率密切相关的相互作用时间取决于原子-光子相互作用的性质。虽然电磁感应透明效应确实提供了光子量子存储的可能性，但它并没有增加相互作用时间，因为它将光子态完全映射到原子态。相反，稳态光脉冲（SLP）效应将光子态捕获在群速度为零的原子介质中，从而打开了增强相互作用时间的可能性。在这项工作中，我们报告的第一个实验演示捕获一个自由传播的单光子到冷原子系综通过量子SLP（QSLP）过程。我们的结论是，单光子态的量子特性保持良好的QSLP过程中。我们的工作为有效的光子-光子相互作用，奇异光子态和光子系统中的多体模拟铺平了道路。
2022-08-16 quant-ph
Coherent single-photon generation and trapping with imperfect cavity QED systems
我们解析地研究了实际量子网络中腔QED节点的动力学行为。给出了耦合到微腔中的单个三能级$Λ$型原子或量子点相干捕获和产生具有给定波形的单光子脉冲的几个充分必要条件。我们证明，这些过程可以进行与实际的硬件-如腔QED系统是深在弱耦合制度-单光子脉冲包络上的一组限制。我们系统地研究了自发发射和寄生腔衰减对传输效率的影响，包括多个激发态参与动力学的情况。这项工作应该为量子网络操作的非常有效的优化开辟道路。
2006-08-05 quant-ph
Coherent population trapping of a single nuclear spin under ambient conditions
量子系统的相干控制在量子工程中具有深远的意义。在这种背景下，涉及暗共振的相干布居俘获（CPT）发挥了突出的作用，导致了大量的主要应用，包括原子和分子的激光冷却、光学磁力测量、光存储和高精度原子钟。将CPT方法扩展到单个固态量子系统仅在电子自旋杂质和超导电路的低温环境中实现。在这里，我们证明了有效的CPT的一个单一的核自旋在室温固体。为此，我们利用一个三能级系统的$Λ$ -配置在微波域，其中包括核自旋状态通过其超精细耦合到一个单一的氮空位缺陷的电子自旋在金刚石。暗态泵浦需要弛豫机制，在原子系统中，弛豫机制简单地由自发发射提供。在这项工作中，弛豫过程是外部控制通过非相干光泵浦和分离的时间从连续的相干微波激发的核自旋$Λ$系统。这样一个泵计划与控制松弛允许我们（i）监测到黑暗状态的人口的顺序积累和（ii）达到一个新的制度的CPT动力学的周期性阵列的暗共振，可以观察到，由于多个建设性的干扰。这项工作为量子态制备、混合量子系统中的信息存储和计量学提供了新的前景。
2015-08-31 quant-ph
Self-Trapping Bounds for Continuous-Time Nonlinear Quantum Walks on Path and Cycle Graphs
Creighton University（克莱顿大学）
该研究探讨了一种连续时间量子漫步，其中在离散路径和环上的单个顶点处存在三次非线性项，证明了非线性量子漫步可以被任意高保真度地捕获，与线性量子漫步在单维中快速扩散形成对比，并提出了这种捕获可用于量子态传输中的定时，以及作为量子记忆的形式。
2026-08-14 quant-ph
Optical analogue of population trapping in the continuum: classical and quantum interference effects
本文提出了光在两个光通道波导中传输的量子理论，并研究了经典和量子干涉效应。对于经典光，光子系统实现了原子物理学中遇到的连续谱中相干布居捕获的光学模拟，其中不同光泄漏通道之间的相消干涉导致嵌入连续谱中的捕获态的出现。对于非经典光，预测了双光子干涉效应，例如光子对在衰减到连续谱中时聚束的趋势。
2010-01-06 quant-ph
Analysis of Controlled Photon Storage Time Using Phase Locking by Atomic Population Transfer
分析了非均匀展宽光学介质中原子布居数的转移，研究了原子频率梳（AFC）和相位锁定回波中按需光子存储时间的控制。AFC的光子存储机制属于常规的三脉冲光子回波，而存储时间控制受常规的双脉冲光子回波的限制。
2010-04-06 quant-ph
Enhancing entanglement trapping by weak measurement and quantum measurement reversal
本文提出了一种在光子带隙材料环境中增强两量子比特纠缠捕获的方案。我们的纠缠捕获提升方案利用了弱测量和量子测量反转的组合。通过调节测量强度，可以在合理的有限成功概率下实现对纠缠捕获的最佳促进。
2015-01-13 quant-ph
Trapping of Single Atoms with Single Photons in Cavity QED
两个最近的实验已经报道了通过与单个光子相关联的机械力将单个原子捕获在光学谐振器内[Hood等人，Science 287，1447（2000）和Pinkse等人，Nature 404，365（2000）]。在这里，我们分析了这些设置中的捕获动态，重点关注两个兴趣点。首先，我们调查的程度，在这些实验中的光诱导力是不同于他们的自由空间同行。其次，我们探讨了由此产生的原子运动的定量特征，以及这些动力学如何映射到腔内场的变化。毫不奇怪，随着耦合率和耗散率的变化，质量上不同的原子动力学就会出现。对于Hood等人的实验，我们发现原子的运动在很大程度上是保守的，并且主要是在横向于腔轴的径向轨道上。与自由空间理论的比较表明，偶极力的波动被抑制了一个数量级。这种效应基于原子-腔系统的Jaynes-Cummings本征态，代表了单光子水平上光学力的定性新物理。相比之下，即使在Pinkse等人的实验中，在自由空间理论和量子理论之间只有很小的定量区别，因此不清楚是否有必要将该实验描述为新颖的单量子俘获效应。原子运动是强烈的扩散，导致平均本地化时间相当于一个原子自由地通过腔体的时间和减少的能力来推断方面的原子运动从腔内光子数。
2000-10-11 quant-ph
Photon-photon gates in Bose-Einstein condensates
最近的研究表明，光可以在玻色-爱因斯坦凝聚体中储存超过一秒钟。在这里，我们提出了一种方法来实现两个存储的光子之间的受控相位门。这两个光子都储存在凝聚体内部有效俘获势的基态。碰撞诱导的相互作用增强的捕获频率，并通过使用费什巴赫共振。可在一秒内实现$π$的受控相移。
2010-09-30 quant-ph
Ultralong Photon Echo Storage Using Optical Locking
利用一对控制脉冲，在三脉冲光子回波中实现了超长光子存储，其恢复效率超过50%。控制脉冲通过将激发态原子转移到一个辅助态，然后再返回，有条件地冻结原子的退相过程。所观测到的光子回波衰减时间远大于自旋均匀衰减时间，这对于长距离量子通信是很有潜力的。
2009-12-18 quant-ph
Quantum storage of single-photon and two-photon Fock states with an all-optical quantum memory
量子存储器是实现高效量子协议的关键要素。在连续变量域中，这样的存储器需要具有接近1的效率。此外，需要存储在存储之后呈现负维格纳函数的复杂量子态。报道了一种全光量子存储器的实现：实现了单光子和双光子Fock态的高量子效率存储。对于单光子和双光子Fock态，重构态的Wigner函数分别在$\sim 0.75~μs$和$\sim 0.61~μs$之后为负.据我们所知，这是第一次展示了具有多个光子的非高斯态的存储，代表了迈向混合量子协议的关键一步。
2018-10-17 quant-ph
Trapping and observing single atoms in the dark
强耦合的单原子被三维限制在不同纵、横阶的蓝失谐腔模中。在陷阱中心消失的光强度减少了所有原子能级的光位移。这是利用检测一个单一的原子，通过色散测量与95%的置信度在0.010毫秒，有限的光子检测效率。当原子将共振腔透射转换为腔反射时，原子可以在围绕一个光子散射时被检测到。
2007-04-17 quant-ph
Phase Locked Photon Echoes for Extended Storage Time
我们报告了一个量子光存储时间延长的近完美光子回波协议，通过一个辅助的自旋状态，相位锁定的方法作为一个有条件的停止器的重定相过程，从而延长存储时间所确定的自旋退相过程。近乎完美的检索效率归功于相位共轭方案，该方案在处理量子图像时提供了像差校正的重要好处。
2009-12-07 quant-ph
Optimal Storage and Retrieval of Single-Photon Waveforms
我们报道了一个利用电磁感应透明（EIT）在高光学深度冷原子中实现单光子波包最佳存储和恢复的实验演示。对于时间相似度为96%的单光子波形，我们获得了（49+/-3）%的最佳存储效率。我们的结果使EIT量子光-物质界面更接近实际的量子信息应用。
2012-07-11 quant-ph
Ultralong Efficient Photon Storage Using Optical Locking
在过去的十年里，量子存储器已经被广泛研究，以用于量子信息和使用原子和离子系综的通信的潜在应用。随着多模存储能力在量子存储器中的重要性，光学介质的可逆非均匀加宽的按需控制近来已被广泛研究。然而，这些研究中的光子存储时间仍然太短，无法应用于长距离量子通信。本文提出了一种新的自旋布居数衰减相关的超长光子存储方法，它的自旋布居数衰减时间比传统的自旋相位衰减时间的限制长几个数量级。
2010-08-31 quant-ph
Efficient photoionization for barium ion trapping using a dipole-allowed resonant two-photon transition
两个有效的同位素选择性共振双光子电离技术，用于加载钡离子到射频（RF）陷阱的演示。将使用λ=553 nm处的强偶极允许跃迁作为电离的第一步的方案与使用弱互组合线（λ=413 nm）的已建立的技术进行比较。在电离效率的两个数量级的增加被发现有利于在553 nm的过渡。该技术可以使用商业全固体激光器系统来实现，并且在需要最高效率和同位素选择性的情况下，与钡的其他窄带光电离方案相比，预期该技术是有利的。
2011-10-18 physics.atom-ph quant-ph
Photon-induced Self Trapping and Entanglement of a Bosonic Josephson Junction Inside an Optical Resonator
研究了光子对光学谐振腔中玻色约瑟夫森结中原子的动力学和基态的影响。该系统的设计方式是通过改变腔内光子的数量来调整原子隧穿。在这种结构中，腔光子是一种新的控制手段，它既可以用来诱导自陷解，又可以用来驱动基态从原子相干态到薛定谔猫态的跃迁。这是实现的，对于合适的设置配置，与原子间的相互作用弱于在没有腔的情况下所需的。对纠缠熵的研究证实了这一点。在激光的存在下，这个量子指标达到其最大值（这标志着猫状状态的形成，并在半经典水平上，自陷的开始）的吸引力小于裸结。
2015-11-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
Nanowire photonic crystal waveguides for single-atom trapping and strong light-matter interactions
我们提出了一个全面的研究色散工程纳米线光子晶体波导适用于量子光学和原子物理学与光学囚禁原子的实验。提供了详细的设计方法和规格，是用于创建在近红外低光损耗的氮化硅波导的加工步骤。波导的光学特性和功率处理能力的测量也提出。
2014-02-05 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Continuous Real-Time Sensing with a Nitrogen Vacancy Center via Coherent Population Trapping
我们提出并从理论上分析了利用单个金刚石氮空位（NV）中心的相干布居捕获进行连续实时传感。相干布居俘获中暗态的形成阻止了NV中心的光发射。然而，波动的磁场可以将NV中心踢出暗态，导致一系列单光子发射。即使当每个更新时间间隔的平均光子计数远小于1时，检测到的光子计数的时间序列也可以用于磁场估计。作为理论论证，金刚石晶格中的核自旋浴被用作模型波动磁环境。对于具有已知统计特性的波动，例如Ornstein-Uhlenbeck过程，基于贝叶斯推断的估计器可以导致接近经典Cramer-Rao下限的估计方差，并且可以提供与平均光子计数率的倒数相当的时间尺度上的动态信息。利用相干布居俘获的实时传感为新兴的量子传感技术增添了一个新的强大工具。
2021-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
High efficiency photonic storage of single photons in cold atoms
高效的量子存储对于量子信息处理是高度期望的。正如某些应用所表明的那样，通用量子存储需要具有50%以上的存储效率才能超过不可克隆的限制。尽管在改进各种量子存储方面取得了重大进展，但单光子的最佳存储效率仍低于这一标准。通过将高度可控的单光子源与优化的量子存储集成在一起，我们在这里展示了基于电磁诱导透明的冷原子系综中单光子的光学存储，存储效率为65%。同时，我们的存储的非经典特性验证了通过良好的保持非经典和单光子性质的检索单光子。
2017-08-01 physics.atom-ph quant-ph
Single-atom trapping in the evanescent field of an integrated photonic resonator
Quantum Source Labs（量子源实验室）
研究通过倏逝场机制实现单个超冷原子在硅氮微环谐振腔中的高效捕获，展示了无持续冷却下的捕获持续时间对数扩展，实现了单原子与谐振腔的高效耦合。
2026-05-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Single atom trapping and control inside a nanosize photonic crystal cavity
我们分析了在光子晶体中形成的纳米尺寸的腔中捕获、控制和加载单个原子的可能性。我们考虑一个一维纳米梁晶体，它具有两个接近简并的局域模，模极大值位于中心气隙处，形成一个模体积<λ^{3}的腔。对于这个系统，我们发现原子可以被一个与原子跃迁失谐的模捕获，并由第二共振模控制。我们表明，原子运动可以使用腔增强射频西西弗斯冷却冷却。我们还讨论了如何利用短波长光镊将原子加载到纳米晶体的气隙中。
2013-01-22 physics.atom-ph quant-ph
Trapping single atoms on a nanophotonic circuit with configurable tweezer lattices
纳米光子学附近的被困原子形成了一个令人兴奋的平台，用于自下而上合成强相互作用的量子物质。诱导可调谐的长程原子-原子与光子相互作用的能力为探索多体物理和量子光学提供了机会。在这里，我们实现了一个可配置的光镊阵列在一个平面光子电路定制冷原子集成和控制的捕获和高保真成像的一个或多个原子直接在光子结构上的阵列。使用光传送带由一个移动的光晶格内的镊子势，我们表明，单个原子可以从一个水库运输到附近的光子接口，潜在地允许无缺陷的原子纳米光子混合晶格的合成。我们的实验平台可以与普通的平面光子波导和谐振器集成，有望实现片上多体量子光学和量子技术的应用。
2019-04-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
In-situ ac Stark shift Detection in Light Storage Spectroscopy
我们报告的方法测量交流斯塔克位移中观察到的存储光实验，同时确定的能量分裂之间的电子基态参与双光子跃迁。为此，我们利用光存储光谱学中的频率匹配效应。我们发现在实验的检索阶段施加的控制字段的强度的线性依赖。与此同时，我们观察到光移对信号场的强度不敏感，这与使用电磁感应透明（EIT）或相干布居捕获（CPT）的连续操作方案相反。我们的研究结果可能是重要的未来光存储为基础的精密测量与EIT和CPT型设备，在相反的计划，使用连续曝光的光场，从信号场的强度波动的影响可以被抑制。
2020-10-22 physics.atom-ph quant-ph
Fiber-pigtailed optical tweezer for single-atom trapping and single-photon generation
我们展示了一个微型的，光纤耦合的光镊捕获单个原子。同样的光纤用于捕获单个原子并读出其荧光。为了获得较低的本底能级，对光镊进行了斩波，并测量了斩波频率对原子寿命的影响。我们使用单原子作为780 nm的单光子源，测量了发射光子的二阶关联函数。由于其微型，坚固，光纤尾设计，这种镊子可以在广泛的实验中实现，其中单个原子被用作资源。
2013-10-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Tunneling-assisted optical information storage with lattice polariton solitons in cavity-QED arrays
考虑两个能级介质中的弱耦合纳米腔阵列，我们揭示了各种动力学制度，如扩散，自陷，孤立子，呼吸子的波包中存在的光子隧穿过程中的下一个最近的腔。我们的注意力集中在低支（LB）亮极化激元孤子的形成，由于两体极化激元-极化激元散射过程。当失谐频率被精确控制时，低支晶格极化激元局域态，即，即在类光子状态和类物质状态之间演化的孤子和呼吸子，被示出作为用于光学信息的空间分布存储和检索的载体。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Limits of single-photon storage in a single $Λ$-type atom
本研究理论探究单个Λ型原子中单光子存储的效率与速度权衡极限，明确速度受激发态衰减率限制、常规波导效率上限50%，提出手性波导或Sagnac干涉法可实现完美存储，并揭示光量子统计的影响。
2023-06-13 physics.atom-ph quant-ph
Quantum hologram of macroscopically entangled light via the mechanism of diffuse light storage
在本文中，我们考虑了一个量子存储方案的光通过空间无序的原子气体漫传播。信号光脉冲的漫捕集可以与受激拉曼转换机制自然地结合成长寿命的自旋相干。然后光的量子态可以映射到无序的原子自旋子系统上，并可以在其中存储相对较长的时间。该存储方案可用于存储$Ψ^{(-)}$ Bell态的宏观模拟，制备的纠缠原子态可实现量子全息，为进一步的量子信息处理提供了可能.
2011-11-29 physics.atom-ph quant-ph
Coherent Population Trapping of Electron Spins in a Semiconductor
在高纯度n型GaAs中，在强磁场作用下，我们可以分离出由中性施主束缚电子的两个塞曼态和束缚激子的最低塞曼态组成的λ系统。当该系统的双光子失谐量为零时，我们观察到激发态光致发光的明显下降，表明相干布居俘获态的产生。我们的数据与稳态三能级密度矩阵模型一致。GaAs中相干布居俘获的观察表明，这种和类似的半导体系统可以用于各种EIT型实验。
2007-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental realization of a 218-ion multi-qubit quantum memory
存储寿命和存储容量是表征量子存储器性能的两个重要因素。在这里，我们报告了在低温设置中稳定捕获200个以上的离子，并通过测量随机选择的离子的相干时间为数百毫秒的数量级来展示多量子位容量和长存储寿命的组合。我们应用复合微波脉冲来全局操纵量子比特状态，以同时有效地表征不同的存储单元，并且我们比较了有和没有共振冷却激光器的量子存储器的性能，从而明确地表明共振冷却对于多个离子量子比特的长时间存储的必要性。
2022-09-30 physics.atom-ph quant-ph
