Ramsey spectroscopy with squeezed light
传统的Ramsey光谱学具有频率分辨率$2π/T$,其中$T$是两个光场之间的时间间隔。利用压缩态和双原子激发联合探测,我们提出了一种新的方案,实现了更高分辨率的$π/T$。我们使用双模压缩光场,它表现出很强的纠缠。
2013-07-12 physics.optics quant-ph
Cavity Ring-down Spectroscopy with behavior of Hybrid Cavity Structures
COMSATS University Islamabad(科摩斯大学伊斯兰堡分校);Quaid-i-Azam University(奎德-阿扎姆大学)
该研究提出了一种利用混合腔体结构改进的腔体环形衰减光谱学,以提高对微弱吸收的检测灵敏度。
2025-12-13 physics.optics quant-ph
Spectroscopy on nanoparticles without light
现代科学中最重要的工具之一是通过光谱分析电磁特性。各种类型的光谱可以根据能量和物质之间相互作用的基本类型进行分类。在本文中,我们展示了一类新的光谱学的基础上卡西米尔相互作用之间的固体研究对象和嵌入在环境中的液体介质中的参考表面。我们的主要例子是基于Hamaker常数的测量时,改变浓度的干预两种成分的液体,在那里我们展示了一种可能的重建算法来估计频率依赖的介电函数的调查粒子。
2019-10-01 physics.optics quant-ph
Light Scattering Spectroscopy: A New Method for Precise Determination of Atomic Matrix Elements
本文介绍了一种精确测定原子矩阵元的新方法,即通过测量瑞利散射截面中零点的光谱位置,以基准量的形式在频域中提取矩阵元。对Li和Cs的基态散射作了说明。
2015-08-10 physics.atom-ph quant-ph
Spin noise spectroscopy of optical light shifts
理论和实验表明,光致非平衡自旋噪声谱是揭示探测跃迁结构和相干效应的有效方法。事实上,使用亚稳态氦,自旋噪声谱显示出在拉莫尔频率附近的双峰结构。这一以前未观察到的特征是由于所涉及的能级的光位移,并强烈依赖于探测功率,失谐和偏振方向。数值和解析模型都很好地再现了分裂自旋噪声谱的细节:这种技术因此允许简单而直接地测量光的位移,并且其偏振依赖性允许以非模糊的方式揭示能级结构。
2022-12-01 physics.optics quant-ph
Fourier transform infrared spectroscopy with visible light
非线性干涉仪通过检测相关的可见光允许在中红外范围内进行光谱分析,对于该光谱分析,可使用具有更高比探测率和更低暗计数率的非冷却检测器。我们提出了一种新的方法注册的光谱信息,它结合了非线性干涉仪使用非简并自发参量下转换(SPDC)与傅里叶变换光谱学的概念。为了提高光谱覆盖率,我们在周期极化的铌酸锂$_3$中使用了宽带非共线的SPDC。不需要光谱选择性检测,实现了光谱带宽大于100 $\,$ cm $^{-1}$的连续光谱。我们证明了聚丙烯样品的透射光谱测量与~ 6 $\,$ cm $^{-1}$分辨率在3.2 $\,μ$ m至3.9 $\,μ$ m之间的光谱范围。
2020-03-18 physics.optics 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
Transmission spectroscopy of a single atom in the presence of tensor light shifts
本文研究了自旋极化铷原子光阱中透射光谱的塞曼位移与光位移之间的相互作用。当我们增加磁场强度和降低偶极陷阱的深度时,透射的光谱形状从多个宽共振变为具有高共振消光值的单个窄洛伦兹。我们提出了一种非常适合于量子信息应用的实验结构,它不仅能够实现有效的光-原子耦合,而且能够实现基态超精细能级之间的长相干时间。
2018-08-15 physics.atom-ph quant-ph
Performing quantum entangled biphoton spectroscopy using classical light pulses
本文证明一类使用纠缠双光子探针的量子光光谱学实验可由经典类相干态光等价替代,并通过数值模拟验证,为设计真正具有量子优势的QLS实验提供指导。
2023-06-26 physics.chem-ph quant-ph
Hong-Ou-Mandel interferometry and spectroscopy using entangled photons
光干涉测量是表征光的量子态的一种长期存在的方法。线性和非线性干涉都可以提供光的统计信息,即光与物质相互作用的基本细节。在这里,我们演示了如何干涉检测的非线性光谱信号可以用来提高测量精度的物质的磁化率。光与物质的相互作用改变了量子光的光子统计,这些光子统计被编码在场关联函数中。应用程序是由宏欧曼德尔双光子干涉仪,揭示了纠缠增强的分辨率,可以实现与现有的光学技术。
2021-03-03 physics.optics quant-ph
Short Bragg pulse spectroscopy for a paraxial fluids of light
我们实现布拉格光谱在傍轴流体的光。利用空间光调制器通过波前整形将短布拉格脉冲的模拟物印在光子流体上。我们测量的色散关系和证据的抛物线单粒子制度,以及线性声子制度,即使是非常弱的相互作用的光子和低声速。最后,我们报告的静态结构因子,$S(k)$的测量,我们证明了存在的对相关的激发,间接揭示了在傍轴流体的光的量子耗尽。
2020-11-25 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Nonlinear optical signals and spectroscopy with quantum light
传统的非线性光谱学使用经典光通过其响应随频率或时间延迟的变化来检测物质属性。量子光通过利用光的量子态的参数作为新的控制旋钮,并通过与物质耦合而改变光子统计,为光谱学开辟了新的途径。我们提出了一个直观的图解方法计算量子光引起的超快光谱信号,专注于应用涉及纠缠光子与非经典带宽特性-被称为“时间-能量纠缠”。利用超算符的时间有序多点关联函数表示量子化光场诱导的非线性光信号。这些是不同的,从格劳伯的g-函数光子计数使用正常有序产品的普通运营商。纠缠光子对不受经典傅里叶限制的联合时间和光谱分辨率。在简单的调查纠缠光子对的光谱应用,不同的光信号,光子计数设置相关的属性进行了讨论和说明简单的多层次模型系统。
2016-05-22 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Infrared Spectroscopy with Visible Light
红外(IR)光学范围内的光谱测量提供了材料的独特指纹,可用于材料分析,环境传感和健康诊断。目前的红外光谱技术需要使用适合在红外范围内操作的光学设备,这面临着性能差和成本高的挑战。在这里,我们开发了一种光谱技术,它允许在红外范围内使用可见光谱范围内的组件的光谱测量。该技术是基于红外和可见光光子的非线性干涉,通过自发参量下转换(SPDC)产生。可见光子的强度干涉图案取决于穿过介质的IR光子的相位。这允许从可见光子的测量确定IR范围内的介质的性质。该技术可以替代和/或补充传统的红外光谱技术,因为它使用了成熟的光学组件的可见光范围。
2015-06-24 physics.optics quant-ph
Quantum-Enhanced Two-Photon Spectroscopy Using Two-mode Squeezed Light
我们研究了利用Rb蒸气中产生的双模强度压缩双光束,通过参与双光子拉曼跃迁来提高光谱测量灵敏度的前景。作为原理论证的证明,我们展示了Rb $5D_{3/2}$超精细结构的量子增强测量,降低了对拉曼泵浦激光功率和Rb蒸汽数密度的要求。
2020-12-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Probing light forces on cold atoms by noise correlation spectroscopy
电磁感应透明(EIT)中的增强的灵敏度可以通过在过程中所涉及的场之间使用噪声相关光谱来获得。在这里,我们调查EIT在一个冷($< 1$ mK)铷蒸气和证明灵敏度检测弱光诱导力的原子。一个理论模型的开发,并显示出良好的协议与我们的测量,使所观察到的效果的属性的原子状态耦合到他们的运动。这些影响在平均场的测量中仍然没有被注意到,但在它们的相关性中却清楚地表现出来。
2018-08-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Quantum-Enhanced continuous-wave stimulated Raman spectroscopy
受激拉曼光谱以其高灵敏度、高分辨率和高速度成为研究分子键空间动力学的有力工具。然而,目前最先进的受激拉曼光谱的灵敏度和速度受到探测拉曼过程的光束的散粒噪声的限制。在这里,我们证明了连续波受激拉曼光谱的灵敏度的增强,通过降低探测光的量子噪声低于散粒噪声限制的振幅压缩状态的光。探测聚合物样品的拉曼位移约2950 $cm^{-1}$与压缩态,我们证明了量子增强的受激拉曼信噪比(SNR)为3.60 dB相对于散粒噪声限制的SNR。我们的量子增强拉曼光谱概念验证演示为新一代拉曼显微镜铺平了道路,在这种显微镜中,可以在不使用标记或增加总光功率的情况下对弱拉曼跃迁进行成像。
2020-02-11 physics.optics quant-ph
Probing excited-state dynamics with quantum entangled photons: Correspondence to coherent multidimensional spectroscopy
量子光是推动量子技术的关键资源。其中一类技术旨在使用光的工程量子态来提高光学测量的精度。在本研究中,我们研究了单色激光通过参量下转换产生的频率纠缠宽带光子对的透射率测量。结果表明,当纠缠时间足够短时,通过调节纠缠双光束之间的光程差,可以在时间上解决所研究系统中的态-态动力学。非经典光子关联使得能够利用单色泵浦进行时间分辨光谱学。它进一步表明,该信号对应于沿反对角线的光谱信息,例如,二维傅里叶变换的光子回波光谱。这种对应关系启发我们预期,更精心设计的光子态将扩大量子光谱学的可用性。
2020-07-15 physics.chem-ph quant-ph
Squeezed-light spin noise spectroscopy
本文报道了探测光偏振压缩对法拉第旋转自旋噪声谱的量子增强。利用天然丰度Rb在100Torr的N_2缓冲气体中,由亚阈值光学参量振荡器输出的稳定在20GHz的D_1共振蓝的压缩光,我们观察到,3.0 dB的输入压缩比组合(功率)$\otimes$提高了1.5 dB到2.6 dB的信噪比(数密度)范围(0.5 mW至4.0 mW)$\otimes$(1.5 x 10 ^{12} cm ^{-3}至1.3 x 10 ^{13} cm ^{-3}),覆盖了优化自旋噪声光谱实验中使用的范围。我们还表明,压缩改善统计灵敏度和加宽效应之间的权衡,以前未观察到的量子优势。
2016-05-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Direct observation of photon bunching in thermal light in quantum Fourier transform spectroscopy
在量子力学中,光子是玻色子--占据同一个量子态的光子数量没有限制,所以很多光子可以聚在一起,这就是众所周知的光子聚束效应。然而,光子聚束和聚束光子的多光子干涉从未从宽带热混沌光源中直接观察到。然而,已知N个聚束光子的干涉强度以比组成单光子的波长短N倍的波长振荡,这在傅里叶变换光谱学中应该是可观察的。利用迈克耳孙干涉仪和衍射光谱仪制作了量子傅里叶变换光谱仪,用于观察热光中聚束光子的多光子干涉产生的光子聚束。结果表明,在卤钨灯的照射下,从数千个波长中同时观察到2 ~ 12个聚束光子。实验揭示了聚束光子的一些有趣的性质。这些结果将为推进量子光学理论提供新的见解,新技术为各种光源或量子纠缠光子产生的光子聚束和聚束光子的多光子干涉的新精确测量开辟了道路。
2021-05-17 physics.optics quant-ph
Stimulated Raman Spectroscopy with Entangled Light; Enhanced Resolution and Pathway Selection
我们提出了一种新的飞秒受激拉曼光谱(FSRS)技术,结合纠缠光子干涉检测选择的物质路径,提高分辨率。在光化泵的光激发之后,测量使用一对宽带纠缠光子,其中一个(信号)与分子相互作用,第三个窄带脉冲引起拉曼过程。另一个(闲频)光子为符合测量提供参考。这种干涉光子符合计数检测允许分别测量拉曼增益和损耗信号,这对于传统的探针传输检测是不可能的。纠缠光子还提供了独特的时间和光谱检测窗口,与光的经典和相关解纠缠态相比,其可以更好地解析快速激发态动力学。
2014-07-12 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Correlation spectroscopy in cold atoms: light sidebands resonances in electromagnetically induced transparency condition
相关谱已成功地应用于电磁感应透明(EIT)本征线宽的时域和频域测量。我们研究了强场边带在测量光谱中的作用,分析了不同分析频率下可以恢复的信息。在这种情况下,非零的单光子失谐出现作为光谱解决的相关系数的边带共振的必要条件。我们的实验结果支持的微扰模型定义在频域。
2015-08-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Input-output formulation of quantum light spectroscopy
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Kavli Energy Nanoscience Institute at Berkeley(加州大学伯克利分校卡弗里能源纳米科学研究所)
本文提出量子光光谱的输入-输出表述,结合输入-输出理论与非线性光谱微扰法,简化信号计算并增强物理直观性,适用于多种光谱和关联测量。
2026-10-01 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Multidimensional spectroscopy with entangled light; loop vs ladder delay scanning protocols
多维光信号通常通过改变时间有序脉冲之间的延迟来记录。这些控制的演变的密度矩阵,并描述了梯形图。我们提出了一个新的非时间顺序协议的基础上以下的波函数的时间演化和描述的循环图。该协议中的时间变量允许观察不同类型的共振,并揭示关于带内失相的信息,这些信息不容易通过时间排序技术获得。当使用纠缠光时,该协议中涉及的时间变量变得耦合,这提供了各种共振的高选择性和无背景测量。纠缠光可以解决某些状态,即使在强背景下,由于快速退相抑制共振功能时,经典光探测。
2014-01-31 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Probing new light force-mediators by isotope shift spectroscopy
在这封信中,我们探讨了探测新的轻力载体的潜力,与自旋无关的电子和中子的耦合,使用精确的同位素位移光谱。我们开发了一种形式主义来解释线性King图作为新物理学的边界,具有最小的理论输入。我们只专注于界定新的物理贡献,可以计算独立的标准模型核效应。我们将我们的方法应用于现有的Ca+数据,并将其灵敏度投影到可能存在的新玻色子上,这些玻色子使用其他原子和离子(特别是Sr和Yb)中的窄跃迁。未来的测量预计将把相对精度提高五个数量级,并可能导致对10 keV至10 MeV质量范围内玻色子的前所未有的灵敏度。
2017-04-17 hep-ph physics.atm-clus quant-ph
Observation of vector and tensor light shifts in 87Rb using near-resonant, stimulated Raman spectroscopy
本文推导了~(87)Rb原子5s基态两个超精细能级的频率相关标量、矢量和张量动力学极化率。在动力学极化率表征的基础上,分析和测量了近共振受激喇曼跃迁5s基态子能级间的微分矢量和张量光移.这些结果表明,当光场与原子共振态远失谐且总电子角动量J是一个好的量子数时,碱金属原子基态的张量极化率是不存在的.在近共振情况下,光频移是非平凡的,确定与频率相关的矢量和张量动态极化率将有助于实现中性原子在量子信息和精密测量中的应用。
2018-05-15 physics.atm-clus physics.atom-ph quant-ph
Entangled light-matter interactions and spectroscopy
纠缠光子表现出非经典的光-物质相互作用,在材料和分子科学中创造了新的机会。例如,在纠缠双光子吸收中,强度依赖性线性缩放,就好像只有一个光子存在。纠缠双光子吸收截面接近但不匹配单光子吸收截面。纠缠的双光子截面也不遵循经典的双光子分子设计图案。诸如此类的问题为丰富但新生的纠缠光物质相互作用领域埋下了种子。从这个角度来看,我们使用纠缠光子光谱学的实验发展概述了该领域的现状。既然基本工具已经概述,现在是时候开始探索材料,分子和设备如何控制或利用与纠缠光子的相互作用。
2020-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Development of Biphoton Entangled Light Spectroscopy (BELS) using Bell pairs
The Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
BELS通过贝尔对和双光子干涉探测材料性质,利用双光子路径和偏振关联变化建立新的纠缠增强光谱学框架,用于表征量子材料和光物质相互作用。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph