Optimal Squeezing in the Resonance Fluorescence of Single Photon Emitters
天文学和天体物理学年度评论，第51卷，第511页e研究相干驱动的单光子源，如原子和量子点。如果发射极的电子子系统处于纯量子态，则实现了最大压缩。除了与电磁真空的非相干耦合外，还利用腔作为第二个衰变通道实现了净化。对于实际的空腔，这产生了超过99%的电子状态的纯度。除了数值计算，我们也得到近似的分析结果。在此基础上，研究了辐射源环境对激光器的影响，包括辐射源和腔模的无辐射退相和非相干泵浦。压缩对退相干的脆弱性大大降低，因此即使在恶劣的条件下，压缩仍然存在。还考虑了这种光源的压缩测量。
2013-08-29 quant-ph
Resonance fluorescence of two asymmetrically pumped and coupled two-level systems
我们用开放量子系统的方法研究了一对原子或（更一般地）亚原子的驱动耗散二能级系统。允许设置中的复值耦合，这是一个连贯的和不连贯的字符，产生了一个不同的耦合景观。我们考虑这个景观上的几个点，例如，在两个耦合的二能级系统之间的耦合是由相干，非相干，不对称，甚至单向的相互作用。穿越耦合地形导致显着的特点，人口对，相关性和光谱。最值得注意的是，著名的单个原子的莫洛三重态光谱可能被莫洛五重态（甚至是光谱单线态）取代，这种设置允许出现布居捕获，所有这些都取决于两能级系统之间耦合的精确性质。
2023-02-17 quant-ph
Efficient superoscillation measurement for incoherent optical imaging
我提出了一种亚衍射非相干光源的超振荡测量方法，在天文学，遥感，荧光显微镜和光谱学中具有潜在的应用。该方案基于相干光学处理，原则上可以捕获孔径上的所有光，在统计方面比直接成像更好，并且接近基本量子极限。
2022-10-07 physics.optics quant-ph
Superresolution imaging of two incoherent optical sources with unequal brightnesses
本文研究亮度不等的两个非相干光源的超分辨成像问题，利用量子 Fisher 信息给出间距估计的精度极限，并通过比较多种测量方案表明高斯模式测量在小间距下接近最优。
2024-04-26 quant-ph
Low-frequency squeezing spectrum of a laser drivenpolar quantum emitter
对非压缩真空库阻尼的半经典外激光场驱动的极性量子发射体的低频共振荧光谱的非相干部分的研究表明，发射的荧光场仍然受到一定程度的压缩。如还发现的，原则上可以通过由压缩真空储存器阻尼发射器来实现更高程度的压缩。
2021-12-22 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
Efficient coupling of photons to a single molecule and the observation of its resonance fluorescence
单染料分子在低温下显示出许多自由原子的光谱现象，因此是基础量子光学研究的有希望的候选者。然而，用于检测单分子的现有技术要么牺牲了关于激发态的相干性的信息，要么效率低下。在这里，我们表明，这些问题可以通过将激发光聚焦到分子的吸收截面附近来解决。我们的检测方案允许我们探索超过9个数量级的激发强度的共振荧光，并分离其相干和非相干部分。在强激发制度，我们证明了从一个单一的固态发射器的莫洛三重态的第一次观察。在弱激发下，我们报告检测到一个单一的分子与微弱的入射功率为150阿托瓦，铺平了道路，研究非线性效应，只有几个光子。
2007-07-23 quant-ph
Radiative Corrections to Multi-Level Mollow-Type Spectra
本文研究了两个基本现象：强激光场驱动下原子的非相干荧光光谱和原子与辐射场（空）模的耦合。多光子过程的总和产生了原子荧光的非弹性部分，对于二能级系统，它具有众所周知的特征三峰结构，称为莫洛光谱。从理论的角度来看，Mollow光谱找到了一个自然的解释，在激光修饰状态之间的过渡，这是一个二次量子化的两能级系统的能量本征态强耦合到驱动激光场。正如最近所示，激光修饰态的准能量得到辐射修正，这与人们从裸态到真空模的耦合的研究中所期望的结果有很大的不同。本文简要回顾了分析动态辐射修正所需的基本要素，并将稳态荧光非相干部分的辐射修正处理推广到由1S、3P和2S态组成的三能级系统。
2005-01-21 quant-ph
Quantum trajectory approach to stochastically-induced quantum interference effects in coherently-driven two-level atoms
用量子轨道方法分析了强相干光场驱动下二能级原子的随机微扰。提出了一种新的共振荧光光谱数值模拟计算方法。结果表明，在非相干扰动占主导地位的情况下，随机噪声可以意外地在相邻原子缀饰态之间产生相位关联。这种相位相关性是相关跃迁之间的量子干涉的原因，导致共振荧光光谱的异常修改。
2002-07-02 quant-ph
Subdiffraction incoherent optical imaging via spatial-mode demultiplexing
提出了一种空间非相干光源远场成像的空间模式解复用（SPADE）测量方案。对于任何对象太小，直接成像下的衍射极限，我表明，SPADE可以估计其第二次或更高的时刻更精确地比直接成像可以从根本上做光子散粒噪声的存在下。证明了SPADE在估计亚衍射物体的位置和尺度参数时，可以达到量子力学所允许的最佳精度。可实现远场线性光学和光子计数，SPADE有望在荧光显微镜和天文学中找到应用。
2017-02-28 physics.optics quant-ph
Incoherent Measurement of Sub-10 kHz Optical Linewidths
本文提出并演示了一种基于非相干荧光检测及其方差分析的光子回波测量方法，用于测量亚10 kHz光学线宽（即长量子态寿命），该方法信号更强且无需高相干激光器，为量子纳米光子学中发射体与材料的评估开辟了新途径。
2024-11-10 quant-ph
Dynamics of coherent and incoherent emission from an artificial atom in a 1D space
通过测量一个人工二能级原子相干和非相干辐射的演化，研究了它在一维开放空间中的动力学行为。原子的状态--一个耦合到传输线上的超导通量量子比特--完全由共振激发微波脉冲控制。相干发射--原子中叠加的直接测量--表现出从非相干发射的振荡偏移$π/2$的衰减振荡，而非相干发射的振荡又与原子布居成比例。发射动力学提供了关于原子的状态和性质的信息。通过对相干动力学的测量，导出了涨落的二次关联函数，并利用量子回归公式重建了共振荧光三重态的非相干谱，与直接测量的谱符合得很好。
2011-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Advantages of Multi-photon Detection Revealed by Fisher Information In Resolving Incoherent Sources
随着光学检测技术的进步，百年前提出的经典衍射极限不断被突破。在荧光源内的先前实验中，使用的技术之一是检测自关联函数。利用单光子和多光子探测强度重建图像。通过考虑多个单光子探测器的联合强度，即使当它们的中心位置的距离低于经典衍射极限时，也可以分辨出每个光子发射器的点扩散函数。但是，没有考虑测量精度。在实际的探测过程中，探测器是不完善的，它们具有量子探测效率$η$，甚至不能计数一个吸收过程中的光子数。因此，我们分别分析每个探测器的探测强度，并使用总的Fisher信息来描述分辨率。当考虑二阶关联函数时，可以获得更高的Fisher信息，更高的探测效率有利于Fisher信息的增强，同时有效距离分辨的Cramèr-Rao界低于经典衍射极限。此外，当发射光子为相干态时，采用无限长的单光子探测器可以提高分辨能力。
2016-07-19 quant-ph
Weak value measurement with an incoherent measuring device
在Aharonov-Albert-Vaidman（AAV）弱测量中，假设测量设备或指针处于量子力学纯态。但实际上，情况往往并非如此。在本文中，我们推广的AAV弱测量方案，包括更广义的情况下，测量设备是在一个混合状态。我们还报道了一种用赝热光实现非相干指针的弱值测量的光学实现方法。理论和实验结果表明，在部分退相干影响下的测量装置仍能用于微小物理变化的放大探测，适用于实现大质量粒子的弱值测量。
2009-11-05 quant-ph
Emission spectra of atoms with non-Markovian interaction: Fluorescence in a photonic crystal
本文提出了一个计算与非马尔可夫效应辐射场接触的原子的自发发射谱的公式。这个公式是用系统观测量的两次相关和环境关联函数来表示的，并且依赖于发射原子和探测器之间的距离。作为一个例子，我们用它来分析作为杂质的二能级原子在光子晶体中的荧光光谱。这些材料内的辐射场具有间隙或不连续性，其中电磁模式不能在静止极限中传播。在这种情况下，原子发射以倏逝波的形式发生，探测器放置得越远，探测效率越低。本文提出的方法可能是有用的研究任何量子开放系统的非马尔可夫动力学的线性相互作用与谐振子水库和弱耦合近似。
2007-11-09 quant-ph
Detecting spins with a microwave photon counter
量子发射器通过辐射电磁场来响应共振照明。这些场的一个分量与驱动音相位相干，而另一个分量是不相干的，由自发发射的光子组成并形成荧光信号。原子和分子通常通过它们在光学频率下的荧光来检测，在量子技术和显微镜中有重要的应用。另一方面，自旋通常通过在无线电或微波频率下的{它们的相干响应}来检测，无论是在连续波还是脉冲磁共振中。实际上，自旋的荧光检测受到阻碍{由于它们的低自发发射率}和在该频率范围内缺乏单光子检测器。在这里，使用超导量子器件，我们证明了检测的一个小合奏的施主自旋硅在微波频率和毫开尔文温度下的荧光。我们通过将它们耦合到高品质因数和小模体积的超导谐振器来提高自旋辐射衰减率，并且我们将设备输出连接到新开发的基于超导量子比特的微波单光子计数器。我们讨论了潜在的荧光检测作为一种新的方法的磁共振光谱的小数目的自旋。
2021-02-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooling by heating
我们引入了通过非相干热光来实际冷却量子系统的想法，从而产生了一种反直觉的“加热冷却”机制。在这种效应中，量子力学模式的非相干占据充当了增强其他模式之间耦合的触发器。这种通过用非相干热量子噪声驱动来有效地使状态更加相干的概念在这里被应用于光机械设置，其中这种效应最自然地发生。我们讨论了两种描述这种情况的方法，其中之一是利用高斯量子态相对于平稳经典随机过程的随机采样。本文概述了用现有技术在光机械系统中实验证明这种反直觉效应的潜力。
2011-04-01 quant-ph
Enhanced squeezing by absorption
通常认为吸收对量子相干性效应是有害的。然而，对于复杂吸收光谱的情况却研究得很少。本文研究半导体量子阱中激子的共振荧光。激子的产生需要吸收入射的泵浦激光。因此，介质的吸收光谱充当发射光的光谱滤波器。令人惊讶的是，吸收甚至可以改善量子效应，如量子阱系统的共振荧光的压缩所证明的。这种效应可以通过由于吸收而改善的相位匹配来解释。
2016-03-23 quant-ph
Laser threshold magnetometry
我们提出了一种新型的传感器，它使用含有光学活性氮空位（NV $^-$）中心的金刚石作为激光介质。磁力计可以在室温下工作，产生的光可以很容易地进行光纤耦合，从而可以用于工业应用和遥感。通过将激光泵浦与射频拉比驱动场相结合，外部磁场改变了NV $^-$中心的荧光。我们利用这种荧光水平的变化将激光推到阈值以上，用外部磁场控制的强度打开它，这提供了具有非常高对比度的读出信号的相干放大。这种机制与传统的基于NV $^-$的磁力计有质的不同，后者使用基于非相干光子发射的荧光测量。我们称我们的方法激光阈值磁强计（LTM）。我们预测，体积为1 mm $^3$的NV $^-$型激光阈值磁强计可以实现散粒噪声限制的直流~ 1.86 fT $/\sqrt{\rm{Hz}}$和a.c.~灵敏度为3.97 fT $/\sqrt{\rm{Hz}}$。
2016-01-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.other physics.ins-det
