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World File Search System双光子
六方氮化硼中量子发射器的双光子干涉
最近在二维材料中发现的量子发射器为量子信息集成光子器件开辟了新的前景。这些应用中的大多数都要求发射的光子是不可区分的，而这在二维材料中仍然难以实现。在这里，我们研究了利用电子束在六方氮化硼中产生的量子发射器的双光子干涉。我们在非共振激发下测量了 Hong-Ou-Mandel 干涉仪中零声子线光子的相关性。我们发现发射的光子在 3 纳秒的时间窗口内表现出 0.44 ± 0.11 的部分不可区分性，这对应于考虑不完美发射器纯度后的校正值 0.56 ± 0.11。 Hong-Ou-Mandel 可见度与后选择时间窗口宽度的相关性使我们能够估计发射器的失相时间约为 1.5 纳秒，约为自发辐射设定的极限的一半。使用 Purcell 效应和当前的 2D 材料光子学，可见度可达到 90% 以上。
硅量子点的双光子激发光谱及其对生物成像的影响
摘要：胶体纳米晶硅量子点 (nc-SiQDs) 在近红外 (NIR) 中的双光子激发以及在 NIR 中的光致发光在深度生物成像领域具有潜在的应用前景。使用双光子激发测量胶体 nc-SiQDs 的简并双光子吸收 (2PA) 截面的光谱，光谱范围为 1.46 < ℏ ω < 1.91 eV（波长 850 > λ > 650 nm），高于双光子带隙 E g (QD) /2，代表性光子能量为 ℏ ω = 0.99 eV（λ = 1250 nm），低于此带隙。直径为 d = 1.8 ± 0.2 nm 和 d = 2.3 ± 0.3 nm 的 nc-SiQDs（均用 1-十二烯钝化并分散在甲苯中）的双光子激发光致发光 (2PE-PL) 光谱强度与甲醇中已知浓度的罗丹明 B 染料的 2PE-PL 光谱强度一致。对于直径较小的纳米晶体，观察到 2PA 横截面较小，并且观察到 2PA 的起始点从块体 Si 的双光子间接带隙蓝移，这与激子的量子约束预期一致。在各种生物组织中模拟了使用 2PE-PL 进行生物成像的 nc-SiQDs 的效率，并将其与其他量子点和分子荧光团的效率进行了比较，发现在更深的深度下它们相当或更胜一筹。关键词：双光子吸收光谱、双光子吸收截面、硅纳米晶体、量子点、双光子激发光致发光、生物成像 N
利用双光子全息光遗传学探测神经代码
光遗传学引发了神经科学家研究大脑功能的革命。由于技术限制，大多数光遗传学研究都采用了低空间分辨率激活方案，这限制了可以进行的扰动类型。然而，在更精细的空间尺度上操纵神经活动可能对更全面地了解神经计算非常重要。空间精确的多光子全息光遗传学有望解决这一挑战，并开辟了许多以前不可能实现的新实验类型。更具体地说，通过提供在功能定义的神经元集合中在空间和时间上重建极其特定的神经活动模式的能力，多光子全息光遗传学可以让神经科学家揭示感觉、认知和行为神经代码的基本方面，而这些方面此前是无法实现的。本综述总结了多光子全息光遗传学的最新进展，这些进展大大扩展了其功能，强调了突出的技术挑战，并概述了它可以执行的实验类型，以测试和验证大脑功能的关键理论模型。多光子全息光遗传学可以帮助关闭实验和理论神经科学之间的循环，从而显著加快神经科学发现的步伐，从而对神经系统功能和疾病带来全新的根本性见解。
从猕猴视觉皮层的双光子钙信号解码像素级图像特征
张逸君 yijzhang@sjtu.edu.cn 上海交通大学计算机科学与工程系，中国； 北京大学计算机科学与技术系，中国 卜同 putong30@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国 张继元 jyzhang@stu.pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国 唐世明 tangshm@pku.edu.cn 北京大学生命科学学院和北大-清华生命科学中心，中国 余兆飞 yuzf12@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国； 北京大学人工智能研究所，中国 刘建凯 j.liu9@leeds.ac.uk 利兹大学计算学院，英国 黄铁军 tjhuang@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国；北京大学人工智能研究所，中国；北京人工智能研究院，中国
从猕猴视觉皮层的双光子钙信号解码像素级图像特征
张逸君 yijzhang@sjtu.edu.cn 上海交通大学计算机科学与工程系，中国； 北京大学计算机科学与技术系，中国 卜同 putong30@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国 张继元 jyzhang@stu.pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国 唐世明 tangshm@pku.edu.cn 北京大学生命科学学院和北大-清华生命科学中心，中国 余兆飞 yuzf12@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国； 北京大学人工智能研究所，中国 刘建凯 j.liu9@leeds.ac.uk 利兹大学计算学院，英国 黄铁军 tjhuang@pku.edu.cn 北京大学计算机科学与技术系，中国；北京大学人工智能研究所，中国；北京人工智能研究院，中国
双光子谷氨酸解笼研究树突棘的结构和功能可塑性
突触连接的数量和强度会因经验和活动而发生变化，这推动了学习过程中神经回路的细化。哺乳动物大脑皮层中的大多数兴奋性突触都发生在树突棘上，树突棘是神经元树突的微观膜状突起 [ 1 , 2 ]。精确调节树突棘的生长、稳定和消除对于学习至关重要 [ 3 – 5 ]。树突棘的体积也受到动态调节，并且与 AMPA 型谷氨酸受体 (AMPAR) 的数量高度相关，后者介导快速兴奋性突触传递；因此，树突棘的大小与突触功能紧密相关 [ 6 ]。事实上，通过诱导长期增强 (LTP) 而增加的突触强度与树突棘扩大有关 [ 7 , 8 ]，而通过诱导长期抑制 (LTD) 而降低的突触强度与树突棘收缩或丢失有关 [ 8 , 9 ]。树突棘发育和可塑性机制失调可导致树突棘改变
利用光子的量子相干反馈控制
摘要 — 本文旨在研究由与波导耦合的腔量子电动力学 (cavity-QED) 系统的相干反馈控制引起的双光子动力学。在该装置中，腔中的二能级系统可以作为光子源，发射到波导中的光子可以在波导中传输和反射后多次与腔 QED 系统重新相互作用，在此过程中反馈可以调节进出腔的光子数量。我们在两种情况下分析了该相干反馈网络中双光子过程的动力学：波导和腔之间的连续模式耦合方案和离散周期模式耦合方案。这些耦合方案的不同之处在于它们的相对尺度和用于耦合的半透明镜的数量。具体而言，在连续模式耦合方案中，双光子态的产生受波导反馈回路长度以及波导与腔-QED系统之间的耦合强度的影响。通过调整波导长度和耦合强度，我们能够有效地产生双光子态。在离散周期模式耦合方案中，腔中的Rabi振荡可以稳定，并且波导中没有明显的双光子态。
红外神经刺激引起的兴奋性和抑制性神经反应的双光子成像
理解复杂的神经回路及其与特定行为的关系需要对神经元亚型进行精确的时间和空间调节。非遗传近红外光刺激是最有前途的大脑非侵入性神经接口技术之一。1-5 最近，脉冲红外神经刺激 (INS) 技术已被引入作为一种能够安全且可逆地调节神经活动的方法。1 与其他波长的红外刺激（例如 808 nm、2 980 nm、3 5.6 μ m 4、5 ）引起的效应相反，脉冲传输 ∼ 1.875 μ m 红外波长会导致局部热量传输并被水快速吸收。6 当通过 200 μ m 光纤以短脉冲串（0.25 ms、200 Hz、0.5 s）传输时，这种高度聚焦（亚毫米）光学方法为灵长类动物皮层中的功能性柱特异性刺激提供了一种独特的方法。 7 因此，INS 相较于传统电刺激的优势包括高空间选择性、非接触式传递，以及对于灵长类动物和人类应用而言更为重要的一点，即无需事先表达视蛋白即可对大脑部位进行神经调节。8、9 此外，凭借这种靶向光纤刺激的精确度和 MRI 兼容性，局部 INS 结合 MRI 可用于灵长类动物大脑网络的体内映射 10-12，并有望用于对清醒行为猴子进行神经调节。虽然这些应用已显示出对体内回路神经调节的巨大前景，但其作用机制或对单个细胞类型的影响目前仍然知之甚少。现在有越来越多的证据表明 INS 会导致神经调节。通过电生理学、内在信号光学成像和体内钙成像评估，INS 已被证明可在麻醉啮齿动物中诱导兴奋性和抑制性神经元反应。 13、14 INS 对麻醉恒河猴视觉皮层产生了典型的视觉诱导皮层内在信号 7 的反应，而且导致功能匹配的眼部优势域的选择性调节，与局部皮层-皮层连接的激活一致。超高场 MRI 中的 INS 可激活恒河猴解剖学预测的中尺度全球大脑部位，这进一步表明投射细胞（兴奋性锥体神经元）被 INS 激活。10 – 12 这些 INS 诱导的反应已被证明具有强度和持续时间依赖性。尽管有这些令人信服的证据，但直接用电生理学方法展示神经元反应仍然具有挑战性。一个被称为贝克勒尔效应的问题在于，记录电极的直接加热会通过电极中的热诱导电流污染神经元反应。Cayce 等人。使用同时在麻醉啮齿动物体内使用 INS 进行钙成像，并观察大脑表面皮质星形胶质细胞和顶端树突中的细胞内钙信号。14 Kaszas 等人使用遗传编码的钙指示剂 Syn-GCaMP6f 进行双光子钙成像，并表明 INS 在麻醉小鼠皮质体内的神经元中诱导微弱的细胞内钙信号。15 到目前为止，我们对神经元反应的理解仍然处于初级阶段。其潜在的作用机制尚不清楚 16 – 23，并且在细胞水平上对不同神经元亚型以及体内不同生理状态的反应的影响仍然缺乏。特别是，尽管 fMRI 研究表明 INS 可在远处皮质部位诱导 BOLD 激活，但对于细胞回路对这种功能连接结果的贡献知之甚少。为了研究 INS 如何影响体内单个神经元并检查对不同细胞亚型的影响，我们在小鼠体感皮层 2/3 层以单细胞分辨率对 INS 的神经元钙反应进行了双光子成像。使用特定的遗传编码钙指示剂 GCaMP6 检查了 hSyn 和 mDlx 标记的神经元亚型的钙反应。我们发现 INS 诱导了神经元钙反射变化的强烈、强度依赖性调节，这种调节与脉冲序列重复频率精确同步。在麻醉小鼠中，hSyn 神经元对 INS 表现出正偏转反应。令人惊讶的是，mDlx 神经元群体包含不同的反应，其中一些表现出负向反应，可能反映了抑制神经元群体的多样性。因此，这些数据确定了 INS 对 hSyn 和 mDlx 神经元的有效性以及对细胞亚型的可能依赖性。讨论了这一发现的意义。使用特定的遗传编码钙指示剂 GCaMP6s 检查了 hSyn 和 mDlx 标记的神经元亚型的钙反应。我们发现 INS 诱导了神经元钙反射变化的强烈、强度依赖性调节，这种调节与脉冲序列重复频率精确同步。在麻醉小鼠中，hSyn 神经元对 INS 表现出正偏转反应。令人惊讶的是，mDlx 神经元群体包含不同的反应，其中一些表现出负向反应，可能反映了抑制神经元群体的多样性。因此，这些数据确定了 INS 对 hSyn 和 mDlx 神经元的有效性以及对细胞亚型的可能依赖性。讨论了这一发现的含义。使用特定的遗传编码钙指示剂 GCaMP6s 检查了 hSyn 和 mDlx 标记的神经元亚型的钙反应。我们发现 INS 诱导了神经元钙反射变化的强烈、强度依赖性调节，这种调节与脉冲序列重复频率精确同步。在麻醉小鼠中，hSyn 神经元对 INS 表现出正偏转反应。令人惊讶的是，mDlx 神经元群体包含不同的反应，其中一些表现出负向反应，可能反映了抑制神经元群体的多样性。因此，这些数据确定了 INS 对 hSyn 和 mDlx 神经元的有效性以及对细胞亚型的可能依赖性。讨论了这一发现的含义。
纠缠光物质相互作用和光谱
纠缠光子表现出非经典的光物质相互作用，为材料和分子科学创造了新的机会。例如，在纠缠双光子吸收中，强度依赖性呈线性变化，就好像只有一个光子存在一样。纠缠双光子吸收截面接近但不匹配单光子吸收截面。纠缠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兴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的实验发展来概述该领域的现状。既然已经概述了基本工具，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了。
