Resource state generation for a multispin register in a hybrid matter-photon quantum information processor
Universität Ulm（乌尔姆大学）
本研究提出通过脉冲控制序列生成多自旋寄存器中的资源态，以提升混合量子处理器的可控性和稳定性，适用于固态量子比特的融合量子计算。
2026-02-05 quant-ph
Collective atomic recoil motion in short-pulse multi-matter-optical wave mixing
本文提出了短脉冲物质波超辐射散射的微扰解析理论。我们发现，布拉格共振增强是无能和正负阶散射同样有助于。我们进一步表明，传播增益小，散射事件主要发生在所产生的字段具有最大强度的冷凝物的端部，从而解释了明显的"不对称”的散射组件相对于冷凝物中心。此外，所产生的场在真空中以接近光速的速度传播，当单光子失谐不够大时，导致显著的自发发射。最后，我们发现当激发率增加时，产生的场前沿陡峭和峰前移的效果是由于基态物质波的耗尽。
2010-06-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Characteristics of superconducting single photon detector in DPS-QKD system under bright illumination blinding attack
为了研究超导单光子探测器（SSPD）对高重复率脉冲训练的响应特性，推导了SSPD的含时光探测几率方程。利用该方程分析了在对量子密钥分发（QKD）的盲攻击中，SSPD在亮脉冲照射下的特性。我们得到了很好的协议的基础上，我们的方程和实际实验值的预期值。这样的时间相关概率分析有助于安全性分析。
2013-08-10 quant-ph
A tensor network approach to sensing quantum light-matter interactions
本文提出利用张量网络方法研究量子光-物质相互作用，通过矩阵乘积算子提升参数估计精度，发现单光子福克态脉冲在每光子精度上优于相干态脉冲。
2025-04-16 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
Ultrafast Pulse Shaping Approaches to Quantum Computing
量子计算利用物质的量子力学性质，使其同时存在于多种可能的状态中。这种新方法有望彻底改变目前的计算形式。作为量子计算的一种途径，我们讨论了超快激光脉冲整形，特别是基于声光调制器的傅里叶变换脉冲整形器，它具有调制可调谐高功率超快激光脉冲的能力。我们表明，光脉冲整形是量子计算的一个有吸引力的路线，因为整形脉冲可以通过光学硬件传输，相同的基础设施可用于计算和光学信息传输。我们还解决了光诱导过程的相干时间延长的问题。
2003-12-24 quant-ph
Electric Rydberg-atom interferometery
对高主量子数里德堡态原子$n$实现了纵向Stern-Gerlach物质波干涉仪的电学模拟。实验是用$π/2$脉冲共振微波辐射在零电场下制备的$n=55$和$n=56$圆里德堡态相干叠加的He原子进行的。在施加$π$脉冲以反转内部状态之前，这些原子经受脉冲非均匀电场以产生动量态的叠加。然后再次施加相同的脉冲不均匀电场，以将运动态转换为具有相等的动量，然后再施加另一个$π/2$脉冲来询问最终的里德堡态布居。这种哈恩回波微波脉冲序列，穿插着一对等效的非均匀电场脉冲，产生了两个空间分离的物质波。当脉冲电场梯度的幅度被调整时，这些物质波之间的干扰被观察为最终里德堡态种群的振荡。
2019-07-02 physics.atom-ph quant-ph
Generalized hyper-Ramsey-Bordé matter-wave interferometry: quantum engineering of robust atomic sensors with composite pulses
使用超窄光跃迁的一类新的原子干涉将量子工程控制推向非常高的精度水平，用于下一代传感器和量子门操作。在这种背景下，我们提出了一种新的量子工程方法的Ramsey-Bordé干涉引入多个复合激光脉冲与定制的脉冲宽度，拉比场振幅，频率失谐和激光相位阶跃。我们探索量子精密测量与超拉姆齐和超哈恩-拉姆齐时钟低于$10^-18$水平的分数精度的光激发参数的微调控制，导致旋量干扰保护免受光移耦合到激光探测场的变化。我们审查合作的复合脉冲协议，以产生强大的拉姆齐-Bordé，马赫-曾德尔和双回路原子传感器屏蔽测量失真相关的多普勒频移和光频移耦合脉冲面积误差。引入容错自动平衡超干涉仪，消除了在整个探测询问协议期间可能发生的几种技术激光脉冲缺陷。具有复合脉冲和超冷原子源的量子传感器应该在检测加速度和旋转引起的相移方面提供新的高精度水平，这是对超时钟基础物理测试的重大改进，同时为原子干涉仪以非常高的灵敏度跟踪时空引力波的新概念铺平了道路。
2022-03-02 physics.atom-ph quant-ph
Complete elimination of nonlinear light-matter interactions with broadband ultrafast laser pulses
单光子吸收是光与物质相互作用的基本过程，它将量子系统从低能级激发到高能级，实现单光子吸收在量子技术中具有重要的理论意义和实际应用价值。然而，由于非线性光学效应，纯单光子吸收的概率通常非常低，这在具有宽带宽的强超快激光脉冲的情况下特别相关。本文通过消除超快激光脉冲与量子系统的非线性相互作用，从理论上证明了一个违反直觉的相干单光子吸收方案。也就是说，在多能级量子系统中，对于0和100%之间的所有跃迁概率，可以获得系统相对于跃迁频率处的入射光的光谱能量密度的完全线性响应。为此，本文提出了一种新的多目标优化算法来寻找超快激光脉冲的最佳光谱相位，该相位能够消除所有可能的非线性光学响应，同时最大化量子态之间的单光子吸收概率。这一工作不仅加深了我们对光与物质相互作用的理解，而且为在“不存在”非线性光学效应的情况下研究光物理和光化学过程提供了一种新的途径。
2017-05-05 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Dynamics of Entanglement and the Schmidt Gap in a Driven Light-Matter System
在时间上修改光-物质耦合的能力（例如使用外部脉冲）开辟了在多体光-物质系统中产生和探测量子相关性的新方面的令人兴奋的可能性。在这里，我们研究了这种脉冲耦合对Dicke模型中光-物质纠缠的影响以及相应的子系统量子动力学。我们的动力学多体分析利用辐射和物质自由度之间的自然分区，使我们能够探索依赖于时间的子系统内量子相关的挤压参数，和子系统间施密特间隙为不同的脉冲持续时间（即斜坡速度）制度-从近绝热突然淬火限制。我们的结果表明，这两种类型的量指示超辐射相的出现时，跨越量子临界点。此外，在脉冲结束时，光和物质保持纠缠，即使它们变得解耦，这可以用来在非相互作用系统中产生纠缠态。
2017-11-14 cond-mat.stat-mech quant-ph
Hyper Ramsey-Bordé matter-wave interferometry for robust quantum sensors
使用超窄光学时钟跃迁和复合脉冲的新一代原子传感器正在将量子工程控制推向应用和基础物理的非常高的精度水平。在这里，我们提出了一个新版本的拉姆齐-Bordé干涉术引入任意复合激光脉冲与定制的脉冲宽度，拉比场，失谐和相位步骤。我们探索量子精密测量学的分数精度以下的$10^{-18}$水平的光激发参数的微调控制，保护超窄的光学时钟转换对残余光移耦合到激光探测场波动。我们提出，第一次，强大的超拉姆齐-Bordé和马赫-曾德尔干涉仪，在那里我们保护波包的干扰对失真的频率或相位测量相关的残余多普勒效应和光的变化耦合到脉冲面积误差的新发展。具有复合脉冲和超冷源的量子物质波传感器将提供对引起相移的惯性效应的更高精度的检测，以产生超鲁棒的光学时钟和改进基础物理学的测试，实现以非常高的灵敏度跟踪时空引力波的新型原子干涉仪。
2022-02-13 physics.atom-ph quant-ph
Formation of Solitonic Bound State via Light-Matter Interaction
通过光-物质相互作用的能量交换为各种非线性动力学系统提供了一个新的维度。在这里，光-物质相互作用的影响进行了研究的情况下，两个反向传播，正交偏振激光脉冲入射到原子凝聚体。我们观察到局域化的激光脉冲波形可以在玻色-爱因斯坦凝聚体中诱导出局域模。利用Vakhitov-Kolokolov类判据进行的稳定性分析表明，当原子-原子相互作用为排斥时，这些局域模是稳定的。通过原子色散研究了稳定区中光-物质相互作用和原子-原子相互作用对Lieb模的协同效应，揭示了当光学势为Pöschl-Teller型时束缚态形成的特征.能量图还表明，随着光-物质相互作用改变其符号，能量从激光脉冲连续转移到原子。
2020-09-16 cond-mat.quant-gas quant-ph
Coherent Logic Gate for Light Pulses based on Storage in a Bose-Einstein Condensate
介绍了一种连接光脉冲输入和输出的经典逻辑门。门操作基于三个步骤：首先，两个入射光脉冲被存储在玻色-爱因斯坦凝聚体中，第二，原子四波混频产生新的物质波，第三，光脉冲被取回。在存在新的物质波的情况下，恢复产生新的光波。后者仅在施加两个输入光脉冲时才会产生，从而实现AND门。最后，我们证明了门操作是相位相干的，这是量子逻辑门的必要先决条件。
2012-11-30 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Attosecond-resolved quantum fluctuations of light and matter
该研究通过结合压缩真空与强激光场，实现了对阿秒脉冲和物质量子涨落的精确控制，为阿秒量子电动力学提供了基础。
2025-11-23 physics.optics quant-ph
Polaritonic Molecular Clock: All-Optical Ultrafast Imaging of Wavepacket Dynamics without Probe Pulses
探测超快分子动力学的传统方法依赖于使用具有明确定义的时间延迟的同步激光脉冲。通常，泵浦脉冲激发分子中的波包。随后的探测脉冲可以使分子解离或电离，对分子碎片的测量提供了关于每个时间延迟的波包位置的信息。在这项工作中，我们建议利用超快的核位置相关的发射，由于大的光-物质耦合在等离子体纳米腔图像波包动力学仅使用一个单一的泵浦脉冲。我们表明，时间分辨的发射从腔提供的信息时，波包通过一个给定的区域在核组态空间。这种方法可以成像两个腔修改的动力学极化激元（混合轻物质）的潜力在强轻物质耦合制度，以及裸分子动力学在中间耦合制度的大Purcell增强，并提供了一个新的路线超快分子光谱与等离子体纳米腔。
2020-01-13 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Quantum Fluctuation Dynamics of Dispersive Superradiant Pulses in a Hybrid Light-Matter System
本研究针对开放Tavis-Cummings模型描述的腔-原子混合光物质系统，揭示量子涨落打破平均场自旋自反转对称性的机制，提出可长时间维持非高斯态的猝灭协议，为量子传感改进提供新思路。
2023-02-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Pulsed Generation of Quantum Coherences and Non-classicality in Light-Matter Systems
我们表明，脉冲刺激可以用来产生多体量子相干性在一般大小的轻物质系统。具体来说，我们计算的驱动，通用的平衡系统，包括任意数量的N量子位耦合到一个全球玻色子场的精确实时演化。一种新形式的动态驱动的量子相干性出现一般N，而不必访问经验上具有挑战性的强耦合制度。它的性质取决于刺激变化的速度。非经典性出现在每个子系统中，这些子系统逃避了先前的分析。我们的研究结果显示了对损耗和噪声的鲁棒性，并且在系统水平上对各种纳米系统具有潜在的功能影响，包括空腔中的N原子，分子，自旋或超导量子位的集合-甚至可能是大分子中的振动增强光捕获过程。
2018-08-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.bio-ph
Coherent interaction of laser pulses in a resonant optically dense extended medium under the regime of strong field-matter coupling
研究了激光短脉冲在共振光密相干介质中传输时的非平稳泵浦-探测相互作用。特别注意的情况下，二能级粒子的密度足够高，相当一部分的能量相对较弱的外部激光场可以相干吸收和再发射的介质。因此，介质反应场在强耦合光-物质系统中原子系综的集体行为的相互作用过程中起着关键作用。这种行为导致光场和介质之间的快速激发交换，其形式类似于固态光学中的极化激元拍频。这种集体振荡响应，它可以被视为连续拍之间的光波包不同的群速度，显着影响传播和放大的探测场下，其非线性相互作用与近共传播的泵浦脉冲。根据探测泵浦时间延迟，探测透射光谱显示出特定的双峰或相干下降的外观。这些特征的宽度由密度相关的场-物质耦合系数决定，并且在传播过程中增加。除此之外，在宽带探测光谱中出现的接近共振的相干特征的宽度超过吸收线宽度，因为在强耦合制度下，光学振铃的频率超过非相干弛豫的速率。与定态强场效应相反，探针的密度和坐标相关的透射谱表明集体振荡的重要性，并且不能在单原子模型的框架中获得。
2003-12-21 physics.optics quant-ph
Influence of optical self-injection on statistical properties of laser-pulse interference
本文研究脉冲光自注入对半导体激光器发射及激光脉冲干涉统计特性的影响，实验发现改变反射脉冲到达时间可诱导相位锁定效应，并进行了理论分析。
2025-06-20 physics.optics quant-ph
Guided matter wave inertial sensing in a miniature physics package
我们描述了一种超紧凑型（$\sim 10$ cm $^3$物理包）惯性传感器的基础上，在几乎整个干涉仪周期的光晶格内引导原子物质波。我们展示了高达8 $\hbar k$光子动量的大动量转移（LMT）与布拉格脉冲和布洛赫振荡的组合，具有更大数量的光子的可扩展性。在动量转移步骤之间，我们将原子保持在共同运动的光晶格波导中，使得原子仅在布拉格脉冲期间处于自由空间中。我们的引导物质波方法为动态环境中的原子惯性传感铺平了道路，在动态环境中，未被捕获的原子将很快与微型腔室的壁碰撞。
2020-06-02 physics.atom-ph quant-ph
Benchmarking Dark Matter Search using a Parity-Check Protocol with Machine-Learning Optimized Pulses
Aalto University（阿尔托大学）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）；University of Chicago（芝加哥大学）
利用超导transmon量子比特与双腔系统，结合机器学习优化的π/2脉冲和隐马尔可夫模型分析，实现暗光子暗物质搜索，排除动能混合角ε95% ~ 1×10^-14。
2026-06-25 cond-mat.supr-con gr-qc hep-ex
Matter-wave cavity gravimeter
我们提出了一种基于物质波谐振腔的重力仪，该谐振腔加载有玻色-爱因斯坦凝聚体，并封闭有一系列周期性拉曼脉冲。重力仪的灵敏度随着腔内冷凝物所经历的循环次数而迅速增加。由于拉曼脉冲的球形波前，物质波被重新聚焦。这提供了一个横向限制的冷凝物，这是讨论的稳定性分析。我们开发了这个设备的类比与谐振器在动量空间的物质波。
2008-09-08 cond-mat.other physics.atom-ph physics.optics
