One Atomic Beam as a Detector of Classical Harmonic Vibrations with Micro Amplitudes and Low Frequencies
本文提出了一种最简单的微幅低频简谐振动探测器，即由一束原子束构成的探测器。原子束是由平面简谐波激发的，原子束产生经典的集体简谐振动，振动方向垂直于原子束的波矢。与由原子马赫-曾德尔干涉仪构成的探测器相比，该探测器具有两个优点：（1）既适用于探测纵平面谐波引起的简谐振动，也适用于探测横平面谐波引起的简谐振动;（2）原子束的量子噪声涨落为零。
2013-12-08 physics.atom-ph quant-ph
Quantum Parameter Estimation in the Unruh-DeWitt detector model
研究了相对论效应对二能级原子等粒子探测器量子精密测量精度的影响。利用量子费舍尔信息估计原子在非惯性运动或引力场中的相位灵敏度。Unruh-DeWitt模型适用于研究匀加速原子与无质量标量真空场弱耦合的动力学。当测量装置与原子处于相同的相对论运动时，得到了量子费舍尔信息随Rindler固有时间变化的动力学行为。发现相对论量子估计的动力学特性是相位灵敏度的单调下降。为了改进相对论量子精密测量，我们合理地考虑了两个相互垂直的反射面边界。
2015-10-22 quant-ph
Atom Counting in Expanding Ultracold Clouds
研究了从光晶格中释放出的超冷玻色子原子的计数统计。我们表明，在远离光晶格的探测器处收集的原子的计数概率分布可以用作推断初始捕获态的性质的方法。我们考虑初始超流和绝缘状态不同的占领模式。我们分析了在引力场膨胀过程中发展的初始捕获模式之间的相关性如何反映在计数分布中。我们发现，对于探测器是大的扩展波函数的大小相比，可以通过观察计数统计区分的初始状态的长程相关。我们考虑在一个探测器计数，以及在两个探测器计数粒子的联合概率分布。我们表明，使用探测器是小的扩展波函数的大小相比，绝缘状态具有不同的占领模式，以及具有不同的密度分布的超固态可以区分。
2011-03-09 quant-ph
Measuring the Casimir-Polder potential with Unruh-DeWitt detector excitations
提出了一种利用原子激发测量光腔中Casimir-Polder力的新方法。我们利用Unruh-DeWitt Hamiltonian模拟完整物质场相互作用的框架，并找到二能级原子的激发率与Casimir-Polder能量之间的联系，允许将一个映射到另一个。我们认为，这样的实现开辟了一条路线，研究Casimir-Polder势通过测量激发态的人口在大的，空间紧凑的原子系综。
2019-12-18 quant-ph
Are dynamical quantum jumps detector-dependent?
动力学量子跃迁最初被玻尔设想为与原子发射光量子有关的客观事件。自20世纪90年代初以来，它们被理解为与测量设备对光子的探测有关，不同的探测方案导致不同类型的跳跃（或扩散）。在这里，我们提出了实验测试，严格证明检测器依赖的随机演化的单个原子。测试不涉及原子或场的特殊准备，所需的效率可以低至η~ 58%。
2012-04-19 quant-ph
Compact detector for atom-atom correlations on an atom chip
本文提出一种用于原子芯片上里德伯原子的紧凑型电离探测器，结合静电透镜与通道电子倍增器阵列实现态选择性和空间分辨测量，可用于量子比特关联探测和腔介导量子门。
2025-07-04 physics.atom-ph quant-ph
Sequential nonabsorbing microwave single-photon detector
我们提出了一种非吸收微波单光子探测器，它使用一个人造原子作为一个旅行的光子和高Q谐振腔之间的相干相互作用介质，充分利用光子的到达时间的知识。我们的建议可以用当前的技术水平来实现，并且对于现实的参数，实现了超过98%的可分辨性（区分零和一个光子的概率）。这比任何类似的探测器方案都要好，即使是使用几个人造原子的方案。
2020-08-12 quant-ph
Scattering of two-level atoms by delta lasers: Exactly solvable models in atom optics
研究了二能级原子在窄激光场中的散射，采用$δ$型光强分布模型。这些潜力的独特性质，使我们能够给一个或两个场区的简单的解析解。研究了几种应用：单个$δ$激光器可以作为用于原子检测和到达时间测量的检测器模型，或者通过荧光或者通过占据概率的变化。我们表明，在原则上，这种理想的检测器可以测量粒子密度，量子力学通量，到达时间分布或本地动能密度。此外，两个空间分离的$δ$激光器被用来研究量化运动对拉姆齐干涉的影响。
2006-07-18 quant-ph
Non-ideal atom-light interfaces: modeling real-world effects
本文提出了一个描述连续变量原子-光界面相干和非相干过程的模型。我们假设光和原子处于高斯态，并用角动量算符的一阶矩和二阶矩来描述系统动力学。光和原子变量的空间和时间的不均匀性被纳入分区系统成小的均匀段。此外，其他实验缺陷，例如有限的探测器的时间分辨率和原子运动进行了模拟。该模型能够描述许多实验情况，从室温的蒸汽细胞亚mK原子云。为了说明这种方法，我们计算了探测器的时间分辨率，空间不均匀性和原子运动对铷87的D2跃迁的自旋压缩动力学的影响。
2008-02-22 quant-ph
Tomography of a number-resolving detector by reconstruction of an atomic many-body quantum state
对不可分辨原子的多体量子态进行高保真度分析需要对原子进行精确计数。在这里，我们报告的层析重建的原子数分辨探测器。的断层扫描进行与超冷铷系综，准备在一个相干的自旋状态，通过驱动两个超精细时钟水平之间的拉比耦合。耦合之后是计算一个级别中的占用数。我们描述了我们的探测器的保真度，并表明一个负值的Wigner函数与它相关联。我们的结果提供了一个令人兴奋的前景，高保真纠缠态的重建，并可以应用于未来的海森堡有限原子干涉术的演示。
2022-07-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
On an Atom-Interferometer Test of the Speed of Collapse of Wavefunctions in Relativistic Quantum Mechanics
我建议解决的量子力学波函数的崩溃速度的争议，通过实验测试与修改后的对称马赫-曾德尔原子干涉仪，与非相交，平行，广泛分离的最终光束。根据传统的坍缩方案，当原子被光束末端的两个探测器之一捕获时，干涉仪光束中的相干双峰原子波函数以无限的速度瞬时坍缩，但直到那一刻它仍然保持相干。相反，根据赫尔维格-克劳斯的相对论坍缩方案，波函数以光速坍缩，沿着每个探测器过去的光锥在时间上向后坍缩。这导致过早的崩溃，或预崩溃，这对于3米的光束到光束的间隔在到达检测器之前延伸超过10纳秒的时间跨度。在这个时间跨度内，两束光中成对的波包将是不相干的。传统情况下的相干波包和相对论情况下的非相干波包之间的差异可以通过用横向激光束在探测器附近穿过原子束来探测原子束来测试。如果两束光中成对的原子波包是相干的，那么被两束光散射的光也将是相干的，并在两束光之间的空间中产生驻波，具有可检测的干涉条纹。如果成对的波包是不相干的，就不会产生这样的干涉条纹，散射光的分布将是两个独立的偶极子。这项试验的设计参数似乎在原子干涉测量技术的范围之内。
2017-02-07 quant-ph
Quantum Zeno Effect in Cavity QED: Experimental Proposal with Non Ideal Cavities and Detectors
我们提出了一个实验，两个耦合微波腔和一个“隧穿”光子观察的里德伯原子的通道。我们在参考文献\cite{art1}中模拟耦合腔，并包括耗散效应以及有限的检测效率。我们还考虑现实的有限原子场相互作用时间，并提供了一个简单的分析表达式的光子“隧穿”的概率，包括所有这些影响。我们表明，足够小的耗散常数的效果可以观察到与目前的实验设施。
2007-10-01 quant-ph
Tomography of a single-atom-resolved detector in the presence of shot-to-shot number fluctuations
本文针对单原子分辨探测器在逐次原子数涨落下的层析表征难题，提出利用子体积并行计数统计进行局部层析的方法，并用高斯量子态验证其有效性，发现Micro-Channel Plate探测器响应可用仅含探测效率参数的二项分布描述。
2024-05-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Scalable, symmetric atom interferometer for infrasound gravitational wave detection
本文提出一种面向0.3–5 Hz次声频段引力波探测的地面对称物质波干涉仪，采用折叠式三回路结构降低超冷原子要求并融合现有天线优势，实现高可扩展性与2·10^-21/√Hz峰值应变灵敏度。
2019-09-04 quant-ph
Robust creation of entanglement between ions in spatially separate cavities
我们提出了一个协议，允许在空间上分离的腔中的单个原子之间产生最大纠缠态。假设探测器是完美的，忽略原子的自发发射，得到的理想方案是确定性的。在更现实的条件下，当原子-腔相互作用偏离强耦合区，并考虑非理想探测器时，我们证明了该方案对实验效率低下的情况是鲁棒的，并产生了非常高保真的概率纠缠。
2003-08-05 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
Signatures of the circular Unruh effect in electric and magnetic dipole transitions of multilevel atoms
Universität Ulm（乌尔姆大学）；German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）
研究圆形Unruh效应中原子作为探测器时磁偶极跃迁占主导，通过平衡模式体积与密度优化灵敏度，并提出利用多能级结构抑制自发辐射的实验方案。
2026-10-14 quant-ph
Vacuum fluctuations and moving atoms/detectors: From Casimir-Polder to Unruh effect
本文报道了\cite{SHP}关于原子运动引起的Casimir-Polder \cite{caspol}延迟力修正的一些新结果，并对最近提出的一个Unruh效应的腔QED探测方案\cite{Unr76}提出了初步的（未发表的）批评。这两个众所周知的效应产生于运动的原子或探测器与量子场之间的相互作用，该相互作用在由导电镜/腔或电介质壁引入的某些边界条件下。Casimir-Polder力是在存在导电镜或电介质壁的情况下，真空电磁场对原子基态的修整而对原子产生的一种阻滞力。最近，我们提供了一个改进的计算处理原子和（约束）场的相互影响，在自洽的方式。对于一个垂直于镜面作平行运动的原子，我们的结果发现相干延迟修正值是静止值的两倍。Unruh效应是指均匀加速的探测器感觉很热。先前提出了两种探测“Unruh辐射”的方案，其基础是直线加速器和储存环中的带电粒子。在这里，我们感兴趣的第三个方案最近提出的斯卡利{ \it等} \cite{Scully03}涉及到注入加速原子到微波或光学腔。我们分析了两个主要的因素仪器在这个计划中，腔因子和突然打开的因素，所谓的成功。我们的结论是，从这些因素所产生的影响是无关的Unruh效应。
2004-01-30 cond-mat.other gr-qc quant-ph
Fundamental Limits to Single-Photon Detection Determined by Quantum Coherence and Backaction
单光子探测器已经取得了令人瞩目的性能，并导致了许多新的科学发现和技术应用。现有的光电探测器模型是半经典的，因为场与物质的相互作用被微扰处理，并且与吸收物质中的物理过程在时间上分离。一个悬而未决的问题是，一个完全量子探测器，其中的光场，光吸收，放大被认为是一个量子系统，可以有更好的性能。在这里，我们开发了一个理论模型，这样的光电探测器，并采用模拟揭示的关键作用所发挥的量子相干性和放大反作用在规定的性能。我们表明，相干性和反作用导致检测器指标之间的权衡，并通过控制量子经典接口确定最佳的系统设计。重要的是，我们建立了一个完美的光电探测器，100%的效率，没有暗计数，和最小的抖动，从而为下一代探测器铺平了道路的设计参数。
2017-10-26 physics.optics quant-ph
Detection of twisted radiowaves with Rydberg atoms
Tomsk State University（托木斯克国立大学）；Tomsk Polytechnic University（托木斯克理工大学）
本文提出两种基于Rydberg原子的扭曲无线电波探测器方案，利用非偶极跃迁和天线阵列实现低功率源的检测。
2025-07-27 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Spatial and Pulse Efficiency Constraints in Atom Interferometric Gravitational Wave Detectors
该研究针对原子干涉引力波探测器，分析菱形数、大动量转移脉冲数与喷泉高度间的权衡，提出最优配置及解析公式，指出脉冲效率不足导致灵敏度低于预期。
2025-09-10 physics.atom-ph quant-ph
Optimal baseline exploitation in vertical dark-matter detectors based on atom interferometry
本文针对基于原子干涉测量的垂直暗物质探测器，证明了多菱形喷泉梯度计在高度占基线20%时达到散粒噪声极限的最优灵敏度，并提出一种抑制重力相位贡献的新方案。
2024-01-15 gr-qc quant-ph
On the isotopic shifts in the light two-electron atoms and ions
同位素位移的测定，以高精度的一些轻的双电子离子。这些同位素位移的场分量已被确定与使用的精确的Rachah-Rosental-Breit公式。
2013-03-02 physics.atom-ph quant-ph
Photon detection operator and complementarity between electric detector and magnetic detector
在量子理论中，光子位置算符和光子数密度一直没有统一的定义。本文将间接测量理论应用于量子电动力学，导出了光子探测算符，它定义了光子吸收的位置。结果表明，光子探测概率依赖于光子吸收原子的电学性质，特别是依赖于原子的电偶极矩和磁偶极矩。提出了一个实验，在这个实验中，光的波粒性质的互补性将得到检验。讨论了这种互补性与电场和磁场的不可交换性有关。
2013-11-21 physics.optics quant-ph
Analysis of double-slit interference experiment at the atomic level
我认为，量子力学双缝实验（点检测，随机分布，玻恩规则）的martament特性可以单独使用薛定谔方程来解释，如果考虑到，对于任何原子在一个检测器，有一个小的，但非零的差距之间的激发能和激发能的所有其他相关的原子在检测器（孤立能级假设）。为了说明这一点，我介绍了一个玩具模型的探测器。模型的形式遵循量子光学和腔QED中的惯例。每个探测器原子可以被入射粒子共振激发，然后发出探测信号（例如明亮的闪光）或热耗散其能量。根据孤立能级假设，不同的原子具有略微不同的共振能量，并且抛射体优先激发具有最接近能量匹配的原子。玩具模型允许人们容易地估计任何原子被共振激发的概率，以及在被热耗散超过之前产生检测信号的概率。端到端的探测概率是这两个概率的乘积，并且与所讨论的原子处的入射波函数的绝对平方成比例，即玻恩规则。我认为如何密切公布的中子干扰实验符合这里开发的图片;我展示了本文的分析如何避免创建一个场景与本地隐变量;我展示了分析如何避免隐含在投影假设的不可逆性;我讨论了本文的想法可能的实验测试。希望这是实现Landsman等人设想的在幺正量子力学中解决测量问题的计划的重要一步。
2019-04-24 physics.gen-ph quant-ph
Processing quantum information with relativistic motion of atoms
我们表明，粒子探测器，如二能级原子，在非惯性运动（或在引力场），可以用来建立量子门处理的量子信息。具体地说，我们表明，通过适当选择的非惯性轨迹的检测器的相互作用哈密顿量的时间依赖性可以调制产生任意旋转的布洛赫球由于相对论量子效应。
2013-04-16 gr-qc hep-th quant-ph
Relativity and quantum optics: accelerated atoms in optical cavities
我们分析了加速粒子探测器（如原子）穿过光学腔的物理过程。特别是，我们专注于探测器的响应，以及在能量签名上的探测器在腔中的印记。在这样做的时候，我们研究在什么程度上通常的近似在量子光学腔（如单模近似，或3+1D腔的简化1+1D设置的降维）是可以接受的原子在相对论轨道上移动。我们还研究了这些近似对原子状态和轨道的相对论性质的依赖性。我们发现，在非常一般的理由，并已在弱耦合极限，单模和少模近似，以及1+1D的降维，产生不正确的结果时，考虑相对论的情况。
2018-11-26 gr-qc hep-th quant-ph
Gravitational wave detection with optical lattice atomic clocks
我们提出了一个天基引力波探测器，由两个空间分离，无阻力的卫星共享超稳定的光学激光在一个单一的基线。每颗卫星都有一个光晶格原子钟，作为共享激光本地频率的灵敏窄带探测器。卫星之间的同步两个时钟比较将对入射引力波（GW）引起的有效多普勒频移敏感，与其他拟议的天基GW探测器相比具有竞争力，同时提供互补功能。探测到的信号是由于卫星的相对速度引起的共享激光的差分频移，并且可以通过应用于原子内部状态的控制序列来调谐探测窗口。该方案使得能够从连续的、光谱窄的源（例如紧凑的二元螺旋）检测GW，频率范围从~3 mHz - 10 Hz而不损失灵敏度，从而弥合天基和地面光学干涉GW检测器之间的检测差距。我们提出的GW探测器只使用两颗卫星，与光学干涉探测器集成兼容，只需要对现有的地面时钟和激光技术进行实际改进。
2016-12-28 astro-ph.IM gr-qc physics.atom-ph
Casimir forces and quantum friction of finite-size atoms in relativistic trajectories
我们研究了量子摩擦和Casimir力与一个完整的相对论形式主义的原子建模为Unruh-DeWitt探测器在任意宏观物体的存在下。我们考虑原子在任意相对论轨道的任意量子态（包括相干叠加）靠近物体施加任意边界条件的一般情况。特别是导电板，我们表明，相对速度接近光速，量子摩擦发散，而卡西米尔力几乎是独立的速度。由于我们包括了探测器的有限尺寸和有限的相互作用时间的影响，我们也得到了量子摩擦时，探测器是孤立的，但遵循非惯性轨道。
2018-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci gr-qc
Atomic source selection in space-borne gravitational wave detection
最近提出的基于原子干涉的星载引力波探测器依赖于碱土金属或具有类似电子构型的原子物种的极窄单光子跃迁线。尽管它们相似，但这些物种在关键参数上有所不同，如同位素丰度、原子通量、密度和温度状况、可实现的膨胀率、相互作用所设定的密度限制以及技术和操作要求。在这项研究中，我们比较可行的候选人引力波探测与原子干涉，对比最有前途的原子种类，确定相关的技术里程碑，并调查潜在的源概念，未来的空间引力波探测器。
2018-12-29 astro-ph.IM physics.atom-ph quant-ph
States insensitive to the Unruh effect in multi-level detectors
作为多能级探测器的一个模型，我们给出了常加速多能级原子的自发激发率和非相对论兰姆位移的一般处理。利用原子与电磁场偶极耦合的协变公式，我们证明了新的类拉曼跃迁可以由加速度引起。在一定条件下，这些跃迁可以导致稳定的基态和激发态，它们不受非惯性运动的影响。Unruh效应的大小不受多水平效应的影响。自发激发率和兰姆位移都不在可测范围内。
1997-07-30 gr-qc hep-th quant-ph
Unruh-DeWitt detectors as mirrors: Dynamical reflectivity and Casimir effect
我们证明了与无质量标量场微分耦合的（1+1）维Unruh-DeWitt谐振子探测器可以模拟自由空间中的原子镜。在不引入Dirichlet边界条件的情况下，我们的探测器/原子镜的反射率由探测器的内部振荡器和场的相互作用动态地确定。当量子场与探测器的耦合较强时，探测器反射镜可以在较晚的时间反射较宽频率范围的量子场。构造一个具有两个这样的探测镜的腔模型，我们可以看到腔内的量子场是如何从连续谱演变成准离散谱的，这使得在后期的Casimir能量密度为负。在我们的数值计算中，腔中的Casimir能量密度不会收敛，直到UV截止足够大，与两个内部振荡器总是可分离的。
2018-11-29 gr-qc hep-th quant-ph
Coherence lifetimes of excitations in an atomic condensate due to the thin spectrum
利用玩具模型和薄谱模型方法研究了有限尺寸原子凝聚体的量子相干性。本文研究了在零温度和有限温度下，一个凝聚体在基态中的退相干时间。我们还考虑了Bogoliubov准粒子激发的寿命，并将其与由基态相干时间确定的可观测性窗口进行对比。的寿命显示出一般的特征依赖于温度，确定的薄谱伴随的自发对称性破缺基态。
2007-09-27 cond-mat.soft quant-ph
Geometric phase for an accelerated two-level atom in AdS spacetime
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Institute of Interdisciplinary Studies, Hunan Normal University（湖南师范大学交叉科学研究院）
研究了在AdS时空中的加速二能级原子与无质量标量场真空波动相互作用时获得的几何相位，分析了不同边界条件对相位的影响，揭示了亚临界与超临界加速的差异。
2026-08-20 hep-th quant-ph
The Equivalence Principle at Work in Radiation from Unaccelerated Atoms and Mirrors
等效原理是一个长期存在争议的问题，特别是在与均匀加速的经典电荷辐射或由支撑探测器观察到的自由下落电荷辐射有关的问题上。最近，与加速探测器（包括二能级原子和谐振腔）相关的Unruh辐射的相关问题已经提出。第三类系统，由于共形不变性而很容易分析，是一个与完全反射边界（镜面）相互作用的二维标量场。在回顾了原子和腔的问题之后，我们从“Rindler空间”中加速探测器的角度研究了静止反射镜。与早先作者关于电磁问题的结论一致，我们发现确实观察到了辐射效应;从惯性的观点来看，这个过程是由林德勒空间的负真空能量与镜子的碰撞引起的。加速子系统和惯性子系统的互换存在定性对称性（等价原理的证明），但它取决于加速探测器最初处于自己的“林德勒真空”中。这一观察结果与最近关于安鲁问题的研究是一致的。
2018-09-22 gr-qc math-ph math.MP
Ghost Imaging with Atoms
鬼成像是一种技术-首先在量子光学中实现-其中图像来自两个单独光束中粒子之间的交叉相关。一个光束穿过物体到达桶（单像素）检测器，而第二个光束的空间轮廓由高分辨率（多像素）检测器测量，但从不与物体相互作用。两个探测器都不能独立地重建图像。然而，到目前为止，鬼成像只证明了光子。在这里，我们报告的第一个实现鬼成像的对象使用大质量粒子。在我们的实验中，这两个光束是由超冷亚稳态氦原子的相关对形成的，源于两个碰撞的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）通过$s$波散射。我们使用高阶Kapitza-Dirac效应来产生所需的大量相关原子对，从而能够创建具有良好可见性和亚毫米分辨率的鬼像。未来的扩展可能包括幽灵干扰以及EPR纠缠和贝尔不等式的测试。
2016-07-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Limits to single photon transduction by a single atom: Non-Markov theory
单原子形成了一个模型系统，用于理解单光子探测的极限。在这里，我们开发了一个非马尔可夫理论的单光子吸收的二能级原子的吸收（转导）时间的限制。我们证明了在吸收过程中原子激发的概率存在一个有限的上升时间，在以前的马尔可夫理论中，吸收过程是无限快的。该上升时间由原子-场相互作用谱的带宽决定，并且导致在对吸收事件进行时间戳时的基本抖动。我们的理论框架捕获了弱和强原子-场耦合制度，并揭示了相互作用带宽和单光子Fock态脉冲光谱之间的光谱匹配。我们的工作打开了这样的吸收事件中的抖动是否可以观察到在一个多模式的现实单光子探测器的问题。最后，我们还阐明了单光子Fock态与相干态脉冲的线性和非线性探测器输出之间的根本差异。
2017-09-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
