XiaoMi-AI文件搜索系统
World File Search System双光子
部分相干泵浦光束产生下转换双光子场的空间相干特性
我们报告了一项关于使用部分空间相干泵浦光束产生的下转换光子的空间相干特性的理论研究。我们研究了两种几何结构中的重合率和双光子可见性，其中双缝要么放置在泵浦光束的路径中，要么放置在信号场和闲置场的路径中。研究推断干涉条纹的可见性受泵浦参数的强烈影响；泵浦尺寸和泵浦空间相干长度。具体而言，干涉条纹的可见性随着泵浦空间相干性或泵浦横向尺寸在晶面的增加而增加。双光子可见性随传播距离的增加验证了这两种情况下的范西特-泽尼克定理。具有可控泵浦空间相干性的下转换光子，反过来又可以控制下转换光子的空间相干性和纠缠，可以在量子成像、量子通信和非线性干涉测量中找到潜在的应用。
结构激光辐照目标产生的准直γ射线束的功率缩放及其在双光子对产生的应用
利用三维动力学模拟，我们研究了具有预填充圆柱形通道的结构化激光辐照目标发射的准直 γ 射线束及其随激光功率（在多 PW 范围内）的变化。通过增加激光能量和焦斑大小来增加激光功率，同时保持峰值强度固定在 5 × 10 22 W / cm 2 。通道半径按比例增加以适应激光斑大小的变化。将激光能量转换为 MeV 级 γ 射线束（具有 10 ◦ 的开角）的效率随着入射激光功率 P 的增加而迅速增加，然后在 P ≈ 4 PW 以上达到饱和。详细的粒子跟踪显示，功率缩放是较高激光功率下电子加速增强的结果。直接受益于这种强大缩放的一项应用是通过双光子碰撞产生对。我们研究了通过线性 Breit-Wheeler 过程生成对的两种方案：两束 γ 射线碰撞和一束 γ 射线与黑体辐射碰撞。对于 P = 4 PW 产生的 γ 射线，这两种方案分别投射出多达 10 4 和 10 5 对。与激光照射空心通道的情况进行比较，证实了预填充通道装置的稳健性。
利用卫星链路进行量子密钥分发和纠缠分发
在全球范围内有效分布量子态是实施量子通信协议的关键挑战。虽然通过光纤直接传输可以实现数百公里的量子密钥分发 [ 1 ]，但由于光子在光纤中的传输呈指数衰减，实现真正的全球距离仍然不可能。为了解决这个问题，人们提出了卫星链路，并已证明可以在相距 1100 多公里的双方之间分发纠缠的光子对 [ 2 , 3 ]。然而，由于双光子传输为 56 到 71 dB，地面站的双光子计数率受到限制。为了解决这个问题，我们研究了在卫星中加入量子存储器，这将使速率取决于单光子传输，从而有可能将速率提高三个数量级。对于量子密钥分发，我们发现，采用最先进的量子存储器可以达到与当前卫星相同的速率 [ 2 , 3 ]。我们建议采用一种上行链路协议，要求卫星中有两个记忆量子比特，相干时间为 0.2 秒，以达到 1.1 Hz 的双光子计数率。对于纠缠分布，我们发现卫星中没有记忆的设置可以产生最高的纠缠记忆速率，与卫星中有量子记忆的方案相比，地面上所需的记忆量子比特要少两个数量级，才能达到相同的速率。
SPIE 会议纪要
各种系统都已成功实现为量子信息处理的量子比特模态。其中每一种系统都具有特定的优势，可以在大规模混合量子平台中有利地用于特定功能。为此，最佳光物质界面以有效耦合不同的量子系统至关重要。1、2 虽然设备制造/工程仍然是解决问题的重要方法，但超越这一解决方案的流程仍然很重要，无论是为了减轻名义上相同的系统（例如不同的量子点）之间残余的光谱变化，还是为了实现不同系统（例如超导电路和捕获的离子或原子）之间的有效操作。我们之前已经表明，量子发射器的光谱特性可以通过外部场协议来控制。3 – 6 此外，我们还研究了不同量子发射器之间的双光子干涉，这种干涉可能会因系统间的光谱差异而受到阻碍。 7 在固态系统中，周围环境的波动会导致光谱扩散，从而使这一问题更加严重。8 – 10 在本文中，我们提出通过实验实现脉冲控制，以提高光谱不同的系统之间的双光子干涉效率。我们表明，实际的外部场协议可以执行理想的光谱调制。通过这种方式，这些协议可以恢复光谱不同的量子发射器之间的光子不可区分性，远远超出其理想版本，从而提高基本双光子干涉操作的效率。
全息成像和神经活动的操控
光学显微镜是生物学中最强大的工具之一。能够在广泛的尺度上可视化生命结构和事件的能力导致了基础发现。同时，为了更有效地研究活体组织，需要克服一些限制。例如，在传统显微镜中，样品要么在整个成像场上同时被照亮（宽视野照明），要么逐个像素依次被照亮（点扫描照明）。宽视野方法可以高速成像，因为它使用相机一次捕获二维图像，但它会受到光散射产生的像素串扰的影响。在点扫描方法中，单个像素检测器捕获荧光信号并逐个像素构建图像；当使用双光子激发时，它会大大减少光散射的串扰。但是，虽然双光子显微镜适合对散射组织深处进行成像，但作为一种点扫描方法，其成像速度较慢。
基于电磁感应透明介质的量子纠缠产生
摘要：量子纠缠是保证量子通信绝对安全的重要因素。本文系统研究了基于电磁诱导透明（EIT）效应产生光场间的连续变量纠缠或双模压缩。本文提出了一种新方案，通过在EIT系统中引入双光子失谐来增强相干态光探测场和耦合场之间的纠缠度。与传统方案相比，该方案利用基态弛豫（布居衰减或失相）率来产生纠缠或双模压缩，从而给系统带来更多的过剩涨落或噪声，效率更高。此外，在给定光学深度下，可以在较宽的耦合Rabi频率和双光子失谐范围内实现最大纠缠度，表明该方案稳健且灵活。值得注意的是，虽然 EIT 是微扰极限下的效应，即探测场比耦合场弱得多并被视为微扰，但存在探测场与耦合场强度的最佳比率以实现最大纠缠。我们提出的方案可以推进基于连续变量的量子技术，并可能在利用压缩光的量子通信中得到应用。
由文建明提供
量子信息科学正处于变革的十字路口，即将彻底改变计算、密码学、通信、网络、计量、传感和成像等多个领域。在各种量子系统中，光子量子比特和中性原子是这场量子革命的关键催化剂。本演讲探讨了这些平台的协同融合，重点是通过相干原子集合中的自发四波混频 (SFWM) 开创窄带纠缠双光子源 [1,2]。值得注意的是，我们最近取得了一项独特的成就，首次通过热原子蒸汽中的自发六波混频 (SSWM) 创建了可靠的真正 W 级三光子源 [3]，其产生速率达到了前所未有的水平。重要的是，这一突破无意中揭示了与几个世纪以来数学和天体力学中著名的三体问题的深刻联系。我们的旅程从基础量子概念开始，调查替代量子比特平台，并深入研究传统的双光子生成方法，如自发参数下转换 (SPDC) 和固体材料中的 SFWM。我们揭示了我们在相干原子内窄带双光子和三光子生成方面的最新突破，有望实现长距离量子信息处理和网络。单光子具有不可动摇的量子特性，可作为多功能信息载体，而中性原子则为培育长寿命量子比特和量子存储器提供了理想的环境。我们揭开了中性原子纠缠生成背后的复杂机制的神秘面纱，揭示了 SFWM 和 SSWM 原理。演讲最后展示了我们的最新进展，强调了我们在窄带纠缠光子中产生无与伦比的相干性和可调谐性的能力。这些属性推动了可扩展量子网络的发展，连接了量子处理器并实现了安全的全球信息交换。当我们踏上这段启迪之旅时，我们阐明了单光子和中性原子在推进量子信息科学和技术中的关键作用，激发了迈向量子未来的新研究途径。
时间分辨 Hanbury Brown–Twiss 干涉测量法...
双光子频率梳 (BFC) 是用于大规模和高维量子信息和网络系统的有前途的量子源。在这种情况下，单个频率箱的光谱纯度对于实现量子网络协议（如隐形传态和纠缠交换）至关重要。测量组成 BFC 的未预告信号或闲置光子的时间自相关函数是表征其光谱纯度并进而验证双光子状态对网络协议的实用性的关键工具。然而，通过实验可获得的测量 BFC 相关函数的精度通常受到探测器抖动的严重限制。结果，相关函数中的精细时间特征（不仅在量子信息中具有实用价值，而且在量子光学研究中也具有根本意义）丢失了。我们提出了一种通过电光相位调制来规避这一挑战的方案，通过实验证明了集成 40.5 GHz Si 3 N 4 微环产生的 BFC 的时间分辨 Hanbury Brown-Twiss 特性，最高可达 3 × 3 维二四分体希尔伯特空间。通过使电光驱动频率从梳状的自由光谱范围略微失谐，我们的方法利用 Vernier 原理来放大时间特征，否则这些特征会被探测器抖动平均掉。我们在连续波和脉冲泵浦模式下展示了我们的方法，发现与理论高度一致。我们的方法不仅揭示了贡献频率箱的集体统计数据，还揭示了它们的时间形状 - 标准全积分自相关测量中丢失的特征。
双光子聚合直接激光写入中的增强粘附性 AG Izard, 1 EP Garcia, 2 M. Dixon, 3 EO Potma 2 , T. Baldacchini, 2,4,a)
图 2. (a) 在未改性（深灰色图）和改性（浅灰色图）玻璃基板上通过 TPP-DLW 制造的聚合物立方体的剪切力测量。在这两种情况下，测试的立方体的边长均为 10 µm。水平虚线表示将微结构从基板上移开所需的最大力。插图显示了在边长为 30 µm 的立方体上进行的力-位移实验的光学显微镜图像。力传感器是图像右侧的明亮梯形结构。在未改性（b）和改性（c）基板上制造的 TPP 微结构的事后 SEM 图像。只有在改性基板上制造的微结构上才能清楚地看到由于与力传感器接触而产生的塑性变形迹象。（b）和（c）中的比例尺为 5 µm。
用于光纤传感器开发的新型智能材料
近年来，超连续光源和各种新型光纤或波导的超高灵敏度得到了广泛的研究，结合光纤低损耗传输、抗电磁干扰等独特性能，发展了各种光子调制和集成的全光传感器件，为平面波导与光纤波导的集成提供了可能的技术途径（ Kosiel et al.，2018 ）。得益于新型智能材料、纳米加工技术和光谱分析技术的发展，人们开发了许多智能、高性能的光波导器件或光纤传感器，其中，智能聚合物、金属、金属氧化物和半导体材料已被用于制作光纤传感器或作为敏感材料，有效提高了灵敏度和选择性能（ Yuan et al.，2019 ）。这一改进是通过修改不同的光纤结构实现的，例如微光纤、纳米光纤、光纤尖端微/纳米结构、多模干涉光纤结构和直列光纤结构。微/纳米尺度的光纤传感器已经与微流控器件和平面光子结构集成以开发全光学芯片，从而实现传感信号的高速采集、传输和处理。由于光纤传感器被封装在柔性材料中，它们将成为可穿戴或植入式设备的有希望的候选者。将微/纳米纤维的优异性能（超高倏逝场）与这些传感器中使用的新型纳米材料（高比表面积和催化活性）相结合，开发出许多性能优异的集成光学传感器。在本研究主题中，报道了基于新型智能材料的光纤传感器的结构设计、器件制备和传感性能优化的模型模拟和实验研究的最新研究工作。光学微纳光纤和微纳结构的灵活设计与精确控制是发展先进光子器件和新型传感器的重要支撑，也被称作“光纤实验室”（ Zhou et al., 2019 ）。廖博士等在题为“双光子聚合诱导的光纤集成功能微纳结构”的论文中回顾和讨论了近10年来双光子聚合诱导的光纤集成微纳结构领域的研究进展。利用激光微加工、聚焦离子束铣削和纳米压印技术，在光纤端面制作出超小型、微型微光学元件、光波导器件和光学微腔，分辨率小于100纳米。将“双光子聚合”技术与新的加工方法或材料相结合，新的功能结构一直致力于开发新型纳米光子学设备，例如光纤实验室。