Multiphoton absorption and Rabi oscillations in armchair graphene nanoribbons
我们提出了一种分析方法的问题的多光子吸收和拉比振荡的扶手椅型石墨烯纳米带（AGNR）在存在的时间振荡的强电场诱导的光波平行于带轴。本文采用二维无质量电子受带约束的狄拉克方程。在共振近似下，得到了电子-空穴对的产生率、电子在价电子和传导尺寸量子化子带之间的跃迁、相应的多光子吸收系数和Rabi振荡频率的显式表达式.我们跟踪的依赖关系，上述数量上的带的宽度和电场强度的多光子辅助和隧道制度有关的时间振荡和实际恒定的电场，分别。电场的振荡特性对子带间跃迁有显著的增强作用。我们的分析结果是在定性的协议与石墨烯层的数值方法。通常采用的AGNR和激光参数的预期实验值的估计表明，拉比振荡和多光子吸收是在实验室中访问。与子带间隧穿相关的数据使得AGNR成为一个一维凝聚态模拟物，其中量子电动真空衰变可以通过施加外部实验室电场来检测。
2022-01-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Light propagation through closed-loop atomic media beyond the multiphoton resonance condition
本文研究了探测光脉冲在形成相互作用闭环的激光场驱动的四能级双λ型系统中的光传输。由于探测脉冲的有限频率宽度，依赖于多光子共振假设的时间无关的分析是不够的。因此，我们应用Floquet分解的运动方程，以解决时间依赖的问题超出多光子共振条件。我们发现，各种Floquet组件可以被解释在不同的散射过程中，和介质响应振荡的相位与探测场一般是不依赖于相位。相位依赖性由耦合场在通常不同于探测场频率的频率下散射到探测场模式中引起。因此，我们得出结论，特别是对于具有大频率宽度的短脉冲，引起闭环相互作用轮廓可能不是有利的，因为否则相位相关介质响应可能导致脉冲形状的失真。最后，使用我们的时间相关的分析，我们证明了闭环和非闭环配置允许亚和超光速光传播小的吸收，甚至增益。此外，我们确定的耦合场拉比频率作为控制参数，允许方便地切换之间的子和超光速光传播。
2006-09-27 quant-ph
Suppression of multiphoton resonances in driven quantum systems via pulse shape optimization
这封信演示了通过驱动脉冲的光谱整形来控制驱动两级系统中的多光子吸收过程，这些系统包括例如超导量子比特或激光照射的石墨烯。从Floquet理论计算的基础上，我们使用差分进化，一种通用的优化算法，找到的傅立叶系数的驱动函数，抑制一个给定的多光子共振在强场制度。我们表明，抑制的跃迁几率是由于相干叠加的高阶傅里叶谐波关闭的动态间隙之间的Floquet状态的两个能级系统。
2017-08-03 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.comp-ph
Approximate Quantum Algorithms as a Multiphoton Raman Excitation of a Quasicontinuum Edge
许多量子算法可以被看作是从复杂量子系统的一个明确定义的初始量子态到一个未知的目标量子态的过渡，对应于哈密顿量或过渡算子的某个本征值。通常，这样的目标状态对应于状态带的最小能量。在这种情况下，近似量子计算意味着跃迁不是到单个最小能量状态，而是到一组接近最小能量的状态。我们考虑动力学和这样一个过程的两种可能实现的结果--从单个初始填充的孤立能级到能级带边缘的量子态的布居跃迁。第一种情况处理与时间无关的哈密顿量，而另一个与移动孤立的水平。我们表明，在频带上的人口能量分布的能量宽度主要是由时间-能量不确定原理，虽然分布的具体形状取决于特定的设置。我们考虑的作用，孤立的水平和带水平之间的耦合矩阵元素的统计。我们选择了里德伯原子系综的多光子拉曼吸收作为我们分析的模型，尽管所获得的结果同样可以应用于其他量子计算平台。
2022-07-18 quant-ph
Observation of Multiphoton Frequency Conversion in Superconducting Circuits
在传输子电路中，由一对调谐在量子比特共振附近和远离量子比特共振的微波驱动的多光子上/下转换已经被观察到。这些高阶非线性过程的实验实现是在三光子制度下完成的，当transmon耦合到弱双色微波场具有相同的拉比频率。采用多模Floquet形式，考虑纵向耦合，模拟了传输子量子比特中多光子抽运过程在吸收光谱中的量子干涉。一个直观的图论方法是用来引入有效的哈密顿阐明Floquet结果的主要特点。的解析解还说明了如何可控性是实现所需的单光子或多光子泵浦过程中的一个很宽的频率范围。
2019-05-17 cond-mat.supr-con physics.atom-ph quant-ph
Optically-Induced Highly-Efficient Detection and Separation of Chiral Molecules through Shortcuts to Adiabaticity
提出了一种高效的手性分子光学检测和分离方法。该方法利用一个闭环三态系统，其中人口动态依赖于三个耦合的相位。由于两个相反手征态之间耦合的符号不同以及方案的相位敏感性，布居动力学是手征依赖的。通过使用“绝热性捷径”方法的概念，可以在两种对映体之间实现100%的状态布居转移对比度，这可以在大集合的情况下通过光诱导荧光或通过单分子水平的共振增强多光子电离来探测。
2019-01-31 quant-ph
Absolute absorption spectroscopy based on molecule interferometry
提出了一种测量分子束中中性分子绝对光子吸收截面的新方法。它不依赖于我们对粒子束密度的了解，也不依赖于光致碎裂或电离。该方法是基于解决反冲光子吸收的近场物质波干涉的装置，因此，它适用于即使是非常稀释的光束具有低的光密度。我们的讨论包括内部状态转换以及荧光的可能性。我们评估了各种实验不确定性的影响，并表明绝对吸收截面的测量是可以想象的，具有高精度和使用现有的技术。
2008-11-07 quant-ph
On the nature of two-photon transitions for a Collection of Molecules in a Fabry-Perot Cavity
本文研究法布里-珀罗腔对分子双光子跃迁的影响，发现响应取决于腔增强与选择规则间的平衡，并通过经典场模拟验证了结果的广泛适用性。
2023-10-12 physics.chem-ph quant-ph
Rapid creation of distant entanglement by multiphoton resonant fluorescence
研究了一种简单、有效、鲁棒的方法，利用多光子高斯态实现了两个独立的静止量子点自旋量子比特的高保真纠缠。来自两个点的荧光信号在分束器处干涉。与Hong-Ou-Mandel效应类似，光子的玻色子性质导致光子空穴的选择性配对（荧光信号中的光子缺失）。结果，在出射光束处的两个奇光子数检测预示着三重子纠缠的产生，并且随后三重子到自旋基态的还原导致自旋-自旋纠缠。高斯状态的鲁棒性通过在输入处适度增加光子数量来补偿光子吸收和噪声的能力来证明。我们计算了纠缠产生率在理想，非理想和近理想的检测器制度，并发现在所有三个制度的单光子计划的实质性改善。快速有效的自旋-自旋纠缠产生可以形成可扩展量子点量子计算网络的基础。我们的预测可以用目前的实验能力来检验。
2013-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-photon absorption of time-frequency-entangled photon pairs by molecules: the roles of photon-number correlations and spectral correlations
虽然双光子吸收（TPA）和其他形式的分子与孤立的时间-频率纠缠光子对（EPP）的非线性相互作用已被预测显示出各种迷人的效果，它们在实际量子增强分子光谱学中的潜在用途需要仔细检查。本文从光子数相关和光谱相关两个方面对量子增强TPA进行了详细的理论研究，包括色散的有害影响。虽然自发参量下转换产生的EPP中的这种相关性可以在极低光通量的情况下显著增加TPA速率，但我们发现，对于溶液中的典型分子，这种情况对应于在实践中无法观察到的低TPA事件速率。我们的研究结果支持EPP光谱在原子或其他窄线宽系统中的有用性，同时质疑这种方法对宽带系统（包括溶液中的分子）的有效性。
2020-12-09 quant-ph
Entangled Two-Photon Absorption by Atoms and Molecules: A Quantum Optics Tutorial
分子与时频纠缠光子对（EPP）的双光子吸收（TPA）及其他非线性相互作用被预测会显示出各种迷人的效应。因此，它们在实际量子增强分子光谱学中的潜在用途需要仔细检查。本文介绍了在教程风格的一个详细的理论研究的单光子和双光子吸收的分子，侧重于如何对待光的量子性质。首先介绍了量子光学的基本理论，然后介绍了分子光学响应的密度矩阵（Liouville）推导，着重介绍了如何将光的量子态引入到分子光学响应的处理中。为了说明，我们详细处理自发参量下转换产生的光子对的TPA，重点是量子光TPA如何不同于经典光。特别是，我们对待的问题有多少增强TPA率可以实现使用纠缠态。本文包括回顾已知的理论方法和结果，以及一些扩展，特别是TPA过程的比较，发生在远离共振的中间态，只和那些涉及非共振的中间态凭借退相过程。还简要讨论了纠缠TPA的实验研究所面临的主要挑战。
2021-07-09 quant-ph
Coherent absorption of N00N states
最近的结果表明，在深亚波长厚度的薄膜相干控制和逻辑门操作与经典和单光子光源。然而，量子处理和器件通常涉及多于一个光子和非平凡输入量子态。在这里，我们实验研究了双光子N00N态相干吸收的多层石墨烯薄膜。根据N00N态输入相位，可以在石墨烯膜中的输入态的单光子吸收或双光子吸收之间选择性地进行选择。这些结果表明，在量子制度的相干吸收显示出独特的功能，在多光子光谱学和成像的应用开放。
2016-03-14 physics.optics quant-ph
Manipulating Core-Excitations in Molecules by X-ray Cavities
不同原子上的核心激发是高度局域化的，因此是去耦的。通过将分子置于X射线腔中，核心跃迁通过腔光子的交换而耦合，并形成称为核心极化激元的离域混合光物质激发。我们证明了1，1-二氟乙烯中两个不等价碳原子的这些效应。预测了X射线吸收、双光子吸收和多维四波混频信号中的极化子特征。
2021-01-06 quant-ph
Direct absorption imaging of ultracold polar molecules
我们证明了一个直接吸收成像的超冷基态极性分子气体的量子简并附近的计划。分子成像的一个挑战是缺乏封闭的光学循环转变。我们的技术依赖于光子散粒噪声有限的吸收成像上的一个强大的绑定绑定的分子过渡。我们提出了这种成像技术的系统表征。使用这种技术结合飞行时间（TOF）膨胀，我们证明了确定分子气体的动量和空间分布的能力。我们预计，这种成像技术将是一个强大的工具，研究分子量子气体。
2010-03-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Absolute absorption cross sections from photon recoil in a matter-wave interferometer
我们用物质波干涉仪测量分子的绝对吸收截面。通过量子干涉将纳米结构的密度分布压印到稀分子束上。当光束穿过探测激光器的光场时，一些分子将吸收单个光子。这些吸收事件赋予动量反冲，其使分子相对于未扰动光束的位置移动。对光束内的偏移和未偏移分量求平均导致条纹可见度的降低，从而能够以高精度提取绝对吸收截面。该技术不依赖于分子密度，它是微创的，并且成功地消除了与光子循环、状态混合、光漂白、光致加热、碎裂和电离相关的所有问题。因此，它可以扩展到各种各样的中性分子，簇和纳米粒子。
2014-08-13 physics.atom-ph quant-ph
Theory for Entangled-Photons Stimulated Raman Scattering versus Nonlinear Absorption for Polyatomic Molecules
City University of Hong Kong（香港城市大学）；Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质与结构动力学研究所）
本研究提出利用纠缠光子增强多原子分子受激拉曼散射的理论，展示了其与非线性吸收在强度上的相似性及振动相干性的作用。
2026-01-20 physics.chem-ph quant-ph
Manipulating Two-Photon Absorption of Molecules through Efficient Optimization of Entangled Light
本研究开发基于贝叶斯优化的纠缠光光谱相位优化方案，可将噻吩树枝状大分子的纠缠双光子吸收概率提升20倍，实现经典光无法达成的选择性激发，并验证了小纠缠时间极限下的独特激发效应。
2024-09-17 physics.chem-ph quant-ph
Wavepacket control and simulation protocol for entangled two-photon-absorption of molecules
量子光谱学提供了经典光无法获得的分子信息，在应用于复杂分子系统时，需要新的计算工具。介绍了两种计算方法，研究了分子核波包动力学与纠缠光子对相互作用产生的纠缠双光子吸收信号。第一种方法是在由两个光-物质相互作用时间定义的时间网格中对跃迁路径进行求和，并伴有量子光的场关联函数。该信号通过对纠缠光子态的两次分布特性进行平均而获得。另一个协议涉及施密特分解的纠缠光，并要求总结施密特模式。我们在位移谐振子模型中演示了如何利用光子纠缠来控制和操纵双光子激发的核波包。
2021-09-11 physics.chem-ph quant-ph
Quantum Multiphoton Rabi Oscillations in Waveguide QED
本文用实空间形式体系解析多光子 Fock 态与二能级发射体的波导 QED 散射，证明量子动力学可重现半经典 Rabi 振荡并扩展至多模飞行光子场景。
2023-10-24 physics.optics quant-ph
Probing molecular chirality by coherent optical absorption spectra
我们提出了一种通过测量分子的相干光吸收光谱来灵敏地探测分子手性的方法。结果表明，在适当设计的外场驱动下，环状三能级手性分子的量子动力学是全相位相关的。这将导致探测场的手性依赖的吸收光谱。因此，这些吸收光谱可用于鉴定分子手性和确定对映异构体过量。讨论了将手性分子限制在空芯光子晶体光纤中的可行性。
2011-05-30 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
