单光子构成量子科学和技术的主要平台:它们在未来的量子互联网1中携带量子信息在延长的距离上,并且可以在高级光子电路中操纵,从而实现可伸缩的光子量子计算2,3。量子光子学的主要挑战是如何生成先进的纠缠资源状态和有效的光 - 物质接口构成路径4、5。在这里,我们利用单个量子发射极与纳米量波导的效率和相干耦合,以实现单光子波键盘之间的量子非线性相互作用。这种固有的多模量子系统构成了量子光学的新研究边界6。我们证明了用另一个光子对光子的控制,并在实验上揭示了由量子发射极介导的两光子相互作用的动力响应,并表明诱导的量子相关性由脉冲持续时间控制。这项工作将为调整复杂的光子量子资源状态开放新途径。
摘要:用超短激光脉冲对透明材料的受控处理需要详细而精确的了解,从激光能量沉积和材料内部能量转化到流体动力学弛豫和机械响应中的各种激光 - 物质相互作用机制。为了解决这个问题,我们首先基于飞秒泵和探针显微镜偏置镜开发了多时间的实验方法。泵是一个360-FS,1-μJ红外(1030 nm)激光脉冲,分开以提供515 nm的飞秒探头,并延迟可调节从飞秒到纳米秒的延迟。获得的时间分辨的阴影图像允许测量瞬态探针传输。然后,载体密度是通过使用Beer-Lambert Law和Drude模型方法来确定的,证明了大部分熔融二氧化硅内部略有临界等离子体的超快形成。并行,定量双折射图像通过使用光弹性定律来测量压力,从而通过发射GPA压力波的发射光弹性定律揭示了吸收的激光能量,这是激光脉冲后几百个picseconds。然后,使用多尺度型物理模型来解释实验观察结果,计算电子动力学,激光传播和流体动力响应。实验验证后,模拟允许确定局部基本材料特性(应力,密度和温度)的时间演变。我们的方法将来可以用来解释由超短激光脉冲引起的机械驱动的透明材料结构。实验和模拟结果的这种组合使我们能够定量讨论不同激光能量弛豫通道在发现整个相互作用情况的材料中的重要性。我们的模型预测20-GPA的最大初始应力载荷,最高晶格温度达到3.5 10 4K。我们还表明,通过发射弱冲击波,消散了总吸收激光能量的〜2%。