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Laser & Optoelectronics Progress

各向同性激光冷却的快速冷原子密度测量

张启旺 Zhang Qiwang, 张孝 Zhang Xiao, 王欣 Wang Xin, 范夏阳 Fan Xiayang, 杨博文 Yang Bowen, 王文丽 Wang Wenli, 孙远 Sun Yuan

Published Jan 1, 2024• 3 citations
Publisher

Abstract

在某些冷原子实验中,需要提前测定冷原子的密度分布并为后续实验提供数据支持,以前的手动方法已不再适用,针对该问题提出了一种新型的冷原子密度分布测量方法,可在单个冷原子制备周期内实现对原子密度分布的测量。新的方法利用一对反亥姆霍兹线圈与一对亥姆霍兹线圈分别产生梯度磁场和偏置磁场,通过调节亥姆霍兹线圈电流,即可改变总磁场零点的位置,进而影响不同位置处的原子对探测光吸收的贡献,最终实现对原子密度分布的测量。在理论上分析了该方法的可行性,并提出了快速冷原子密度测量的实验方案。

DOI
10.3788/lop232154

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双数态光的非相位模糊测量

时泽准 Shi Zezhun, 周立坤 Zhou Likun, 金光日 Jin GuangRi

双数态是量子相位估计问题中的有用资源,其作为马赫-曾德尔干涉仪输入态,可使得相位测量精度突破标准量子极限。然而,符合计数探测导致双数态的相位分布函数(即似然函数)出现多峰结构,出现相位模糊。针对这一问题,提出一种可消除相位模糊的简便方案,并对其有效性进行分析。该方案的核心是将N光子双数态和单光子分别注入干涉仪中,使得总的相位分布函数具有单峰结构,由此得到唯一最大似然估计量,该估计量的涨落在整个相位区间均优于标准量子极限。

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光量子精密测量研究进展(特邀)

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量子精密测量作为当代量子力学的主要应用方面之一,近些年来一直是量子科技的重要研究和发展方向。量子精密测量的主要研究目标是针对物理系统中的未知参数,利用量子资源进行量子增强测量,以提升参数测量精度。与其他物理系统相比,光子系统具有相干时间长、不易受到环境干扰等优越性,因而常被用作量子信息处理的载体。以光子为基础的传感器提升传感精度是光量子精密测量的主要任务。介绍了量子精密测量的一般性原理,给出参数估计的量子极限精度下界。同时,介绍了目前光量子精密测量的理论与实验研究进展以及相应的挑战。

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随着光学调控技术的不断发展,人们已经实现了利用多种光学自由度完成的全息成像,其中包括经典光的轨道角动量全息术。结合量子纠缠光的性质研究,近年来,还实现了基于纠缠光子对的轨道角动量全息技术,并展现出了优于经典光轨道角动量全息术的精度和稳定性,具有良好的应用前景。然而,与经典光源相比,量子纠缠光源的实现需要满足更复杂的条件,这使得其优势难以在实际应用中发挥作用。为此,提出了一种利用经典光的关联性质来实现轨道角动量全息的设计方案,并通过理论推导和数值模拟,验证了其可行性。结果表明,该方案与利用量子纠缠实现的轨道角动量全息效果相似。这种利用经典关联光实现轨道角动量全息的方案不仅拓展了经典光学关联的理论价值和应用方向,还提供了一种利用低成本来改进现有全息技术的思路。

Acta Optica Sinica•Jan 1, 2025•1 citation

偶偶相互作用和光子数对两原子间纠缠演化的影响

闫丽 Li YAN

本文研究了由两个不同能级的原子与一个单模光场相互作用的系统, 在一原子处于基态而另一原子处于激发态的初始条件下, 得到系统态矢的演化。原子间的纠缠利用部分转置负本征值来研究, 并且分别讨论了偶偶相互作用和光子数对两原子间纠缠演化的影响。结果表明增加原子间的偶偶相互作用和减小光子数可使原子间的纠缠增强, 另外偶偶相互作用和光子数的增加均可使原子间的演化周期缩短, 这一研究有助于找到提升原子间纠缠的方法。

Acta Sinica Quantum Optica•Jan 1, 2022•0 citations

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固体材料中的单光子源是利用固态材料中的点缺陷或激子产生单光子辐射的一种量子光源,这类光源具有高稳定性、易于操作、高集成度和高效率等优点,在量子信息处理、量子传感和量子光学等领域具有广泛的应用前景。本文首先对不同类型的新型固态材料中的单光子源进行分类介绍和优劣比较,并重点探讨调控单光子源性能的常见方法和技术,包括应力工程、温度调控、电场调谐和表面等离激元耦合等。然后介绍了新型固体材料中单光子源在集成光芯片方面的最新进展与挑战,以及在量子通信、量子计算和量子密钥分发等方面的应用实例。最后总结了该研究领域目前存在的挑战和未来的发展方向,旨在为读者提供关于新型固态材料单光子源的全面而简明的概述。

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啁啾场作用下双光子电离光电子谱的相干调控

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采用求解薛定谔方程方法和微扰理论,研究强啁啾脉冲光场作用下激发-电离模型中电离光电子的量子特性。结果表明:当光场啁啾因子为零时,量子体系的电离光电子谱线分裂为两条对称的谱线;当啁啾因子不为零时,谱线分裂出现不对称分布。在正啁啾状况下,增大啁啾因子,电离谱中慢电子谱线的强度逐渐减弱,而快电子谱线的强度逐渐增强;在负啁啾状况下,增大啁啾因子,则快电子谱线的强度逐渐减弱,而慢电子谱线的强度逐渐增强。当正负啁啾因子分别达到一定数值时,电离光电子谱中只能探测到快电子谱线或慢电子谱线。缀饰态理论分析表明:正啁啾有利于将激发态粒子布居在上缀饰态,而负啁啾则有利于将激发态粒子布居在下缀饰态;改变光场啁啾因子可以调制系统粒子在缀饰态上的选择性布居,进而实现对电离光电子谱的相干调控。

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