Squeezing Limit of the Josephson Ring Modulator as a Non-Degenerate Parametric Amplifier
双模压缩真空态是量子技术的重要组成部分。在微波领域，它们可以由约瑟夫森环形调制器作为三波混频非简并参量放大器产生。本文用一种新的数值方法求解描述约瑟夫森环形调制器的三个玻色子模的主方程，计算了输出光场的压缩和低信号功率下的增益。我们表明，三波混频过程中的三阶相互作用本质上限制了压缩，降低了增益。由于我们的结果与其他一般的基于腔的三波混频过程有关，这意味着任何非简并参量放大器的输出场都有一个本征压缩极限。
2022-06-22 quant-ph
Polarization dependence of four-wave mixing in a degenerate two-level system
对封闭简并二能级原子跃迁中的近简并四波混频进行了理论和实验研究。利用A. Lezama等人[Phys.Rev.A61，013801（2000）]计算并讨论了不同泵浦和探测偏振情况下的NDFWM谱。计算的光谱与磁光冷却原子相位共轭实验中观察到的铯原子$6S_{1/2}(F=4)\to 6P_{3/2}(F=5)$跃迁的非对称四波混频进行了比较
2000-05-23 physics.atom-ph quant-ph
Quantum noise correlations of an optical parametric oscillator based on a non-degenerate four wave mixing process in hot alkali atoms
利用铷原子与$^{85}$ Rb的非简并四波混频参量放大，首次测量了双共振光学参量振荡器（OPO）在阈值以上工作时产生的孪生光束间的双模压缩.在泵浦功率为285 mW，输出功率为12 mW，工作在Rb原子D1线附近时，最大强度差压缩为-2.7 dB（经损耗校正后为-3.5 dB）。使用与高增益介质组合的开放腔的可能性可以提供强水平的噪声压缩，以及对基于晶体的OPO不能探索的新操作机制的访问。腔动力学展宽了压缩光的光谱带宽，并且压缩能级对强泵浦功率具有鲁棒性。稳定的操作，获得了高达四倍以上的阈值。此外，它的操作接近碱原子的原子共振，允许自然集成到包括量子存储器等结构的量子网络中。
2020-04-03 quant-ph
Pseudo-Hermitian Transition in Degenerate Nonlinear Four-Wave Mixing
我们证明了非线性光学中的简并四波混频（FWM）可以用一个有效的哈密顿量来描述，该哈密顿量是伪厄米算符，它使得具有实本征值的伪厄米算符相位和具有复共轭本征值的破缺的伪厄米算符相位之间发生跃迁。虽然与宇称-时间对称系统中的情况有一定的相似性，但由于有效哈密顿量中没有增益和损失，这种转变形成了鲜明的对比。后者是真正的因素后，系统的衰减，和非厄米性的开始，在简并四波混频是由于总的相位变化的信号波和闲频波。这一性质强调了四波混频中的内在相干性，这为探测特殊点的量子意义打开了大门。
2016-03-17 physics.optics quant-ph
Generation of Schrödinger cat-like states via degenerate dual pump spontaneous four-wave mixing in a $χ^{(3)}$ microring resonator
Steklov Mathematical Institute of Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院斯捷克洛夫数学研究所）
基于χ^(3)微环谐振腔的退化双泵自发四波混频生成猫态类态，通过全量子力学方法揭示非高斯特性与鲁棒性，实现高保真度态制备。
2026-04-16 quant-ph
An atomic Faraday beam splitter for light generated from pump degenerate four-wave mixing in a hollow-core photonic crystal fiber
我们展示了一个原子法拉第二向色分束器，适用于从原子源中的泵浦简并四波混频中空间分离信号和闲频场。通过使一个模式$90^{\circ}$的偏振平面相对于另一个模式旋转，随后的偏振分束器分离仅相差13.6 GHz的两个频率，并且在两个输出中实现$(-26.3\pm0.1)$和$(-21.2\pm0.1)$ dB的抑制，相应的透射率为97和99%。该技术避免了使用四波混频模式的空间分离的需要，从而为波导实验中的工艺效率提高打开了大门。作为一个证明的原则，我们产生的光通过四波混合$^{87}$ Rb加载到一个空芯光子晶体光纤和接口与原子法拉第二向色分束器。
2020-12-07 physics.atom-ph quant-ph
Non-degenerate, three-wave mixing with the Josephson ring modulator
约瑟夫森环形调制器（JRM）是一种基于约瑟夫森隧道结的器件，能够在微波区无损耗地执行非简并混频。通过求解耦合量子朗之万方程，计算了器件的一般散射矩阵。它的形式表明，该器件可以实现量子限制的噪声性能作为一个放大器和混频器。同时优化的性能指标，如增益，带宽和动态范围（包括泵耗尽的影响）的基本限制进行了讨论。我们还提出了三种可能的集成的JRM作为有源介质在不同的电磁环境。由此产生的电路，命名为约瑟夫森参量转换器（JPC），进行了详细讨论，并发现其动态范围的实验数据与理论预测吻合得很好。我们还讨论了未来的前景和必要的优化JPC作为一个量子位读出应用的计数器。
2012-08-15 cond-mat.supr-con quant-ph
Vortices and vortex lattices in quantum ferrofluids
由具有相当大的磁偶极矩的原子组成的量子简并玻色气体的实验实现创造了一种新型流体，称为量子铁磁流体，它结合了超流性和铁磁流体的非凡特性。超流体的一个标志是它们被限制在量子化循环的漩涡中旋转。在量子磁流体中，长程偶极相互作用通过诱导磁致伸缩和不稳定性增加了新的成分，并且也影响了涡旋和涡旋晶格的结构特性。在这里，我们给一个审查的理论，涡在偶极玻色-爱因斯坦凝聚体，探索的相互作用的磁性与涡度和对比，这与既定的行为在非偶极凝聚。我们涵盖了单涡解，包括结构，能量和稳定性，涡对，包括相互作用和动力学，以及涡格。我们的讨论是建立在平均场论提供的偶极Gross-Pitaevskii方程，从分析处理的基础上的Fermi（流体动力学）和变分方法，以充分的数值模拟。在偶极凝聚体中产生涡旋的途径进行了讨论，特别注意旋转凝聚体，其中表面不稳定性驱动涡旋的成核，并导致出现丰富多样的涡旋晶格结构。我们还提出了一个展望，包括潜在的扩展到简并费米气体，量子霍尔物理，环形系统和Berezinskiii-Kosterlitz-无环过渡。
2016-11-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.flu-dyn
Non-degenerate four-wave mixing in rubidium vapor: transient regime
我们研究了金刚石结构中四波混频产生的光的瞬态响应。瞬变表现出快速的衰减时间和振荡，取决于失谐和强度的领域。一个考虑了原子热运动、传播、吸收和色散效应的简化模型与实验观测的铷原子能级（5S ~（1/2）、5 P ~（1/2）、5 P ~（3/2）和6S ~（1/2））定性一致。原子极化来自系综中不同速度类原子的所有贡献，极大地改变了四波混频光的总瞬态行为。
2010-10-06 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Evolution of vortices created by conical diffraction in biaxial crystals versus orbital angular momentum
本文分析了双轴晶体锥形衍射过程中光态的演化与其分数轨道角动量的关系。实验结果由KGd（WO $_2$）$_4$和Bi $_2$ ZnOB $_2$ O $_6$双轴晶体的非简并级联提供。利用Bi $_2$ ZnOB $_2$ O $_6$晶体中的自旋-轨道耦合作用，实现了分数OAM在通过整数值时的连续$0\to 1\to 2$ $\hbar$ /光子增加.状态光的相位和它的涡旋通过与参考光束的干涉图案来可视化。分数OAM值的演变伴随着具有相反符号的涡旋对的连续演变，并且由$-π/+π$不连续相线连接。半整数OAM附近的相位图案的演变被观察到是连续的。在其他情况下，演化可以被中断的$-π/+π$不连续相线和一个新的对相反的电荷的漩涡诞生。
2020-10-26 physics.optics quant-ph
Observation of collective atomic recoil motion in a momentum-squeezed, ultra-cold, degenerate fermion gas
我们证明了明确的集体原子反冲运动在稀释，动量压缩，超冷简并费米子气体绕过泡利阻塞的影响。虽然由于量子气体服从费米-狄拉克统计，玻色子激发的增益必然不存在，但来自底层波混合过程的集体原子反冲运动是清晰可见的。在适当偏振的单个泵浦脉冲下，我们观察到两个相互垂直的混频过程同时发生。我们的实验还表明，在玻色-爱因斯坦凝聚体中观察到的红-蓝泵浦失谐不对称性在费米子中不发生。
2010-06-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Four-wave mixing in a non-degenerate four-level diamond configuration in the hyperfine Paschen-Back regime
在$^{87}$ Rb原子热蒸气中，采用金刚石激发方案（5S $_{1/2}$，5 P $_{1/2}$，5 P $_{3/2}$和5D $_{3/2}$项）对种子四波混频进行了实验研究.我们研究了在强磁场（0.6 T）作用下的4 WM谱。塞曼相互作用足够强，可以实现超精细的帕邢-巴克机制，它具有将光学跃迁分离超过多普勒宽度的效果，从而显着简化了光谱特征。我们表明，这有利于定量比较，即使在政权的强敷料，实验数据和一个简单的理论模型的基础上，只有四个级别的光学布洛赫方程。
2017-10-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Widely tunable, non-degenerate three-wave mixing microwave device operating near the quantum limit
我们首次在实验上实现了一个频率可调谐的、非简并的三波混频装置，用于GHz频率的量子信号。它是基于一个新的超导积木组成的四个约瑟夫森结的环分流的四个线性电感的十字架。环的相位配置在穿过环的宽范围的磁通量上保持唯一。因此，可以改变环的电感与通量，同时保持一个强大的，无耗散，和无噪声的非线性。器件工作在放大器模式下，以有限频率下的偏压隧道结噪声谱作为测试信号，对器件的噪声性能进行了评估。测量零点波动和散粒噪声之间的交叉具有前所未有的精度，为器件固有的噪声和耗散提供了上限。
2012-02-06 cond-mat.mes-hall physics.ins-det quant-ph
Role of the phase-matching condition in non-degenerate four-wave mixing in hot vapors for the generation of squeezed states of light
热原子蒸气中的非简并前向四波混频已经显示出在双光束之间产生强量子相关性[McCormick等人，Opt.Lett. 32，178（2007）]，在最小化通过吸收的损失的配置中。在本文中，我们期待在非线性过程的效率和双光束的吸收之间发生的权衡的相位匹配条件的作用。为此，我们开发了一个半经典模型，通过推导相关的双λ配置中的原子极化率，并通过求解经典传播的双光束场的参数接近那些在典型的实验中发现的。这些理论结果证实了一个简单的实验研究的非线性增益所经历的孪生光束作为一个功能的相位失配。该模型表明，相位失配的量是关键的实现的物理条件，在该条件下，双光束的吸收被最小化，而双光束之间的交叉耦合保持在产生强量子相关所需的水平。当四波混频过程不完全相位匹配时，达到最佳。
2013-03-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
