光场算符n次幂叠加激发混沌场的量子特性

构造了光场算符n次幂叠加激发混沌场,采用数值计算方法研究了该量子态的压缩效应、反聚束效应和统计性质,讨论了混沌场平均光子数、算符叠加系数及其幂次n对量子特性的影响.研究结果表明:光场算符n次幂叠加激发混沌场不呈现压缩效应,但呈现出反聚束效应和亚泊松分布性质,并且随平均光子数增大,它的反聚束效应和亚泊松分布性质减弱;随着算符组合部分中产生算符的比重增大,光场反聚束效应和亚泊松分布性质增强;随着算符幂次增大,亚泊松分布性质加强.     

二项-负二项组合光场态的光子统计性质及其在量子扩散通道中的生成

在组合二项-负二项分布的基础上, 提出了二项-负二项组合光场态, 这种态能在Fock态历经量子扩散通道的过程中实现. 导出了此光场的二阶相干度公式, g⁽²⁾(t) =2-((m²+m)/(m+κt²)), 发现随着时间的推移光场从非经典Fock态变为经典态, 光子数m 经扩散通道后变成了 m+κt, κ是扩散常数, 相应的光子统计从亚泊松分布历经泊松分布再变成混沌光; 初始Fock态的光子数越多, 则扩散所需的时间越长.     

Ⅱ.超聚束效应和状态的时间演变

本文讨论压缩的混沌态辐射场的光子统计性质和状态的时间演变问题.发现它比混沌态的二阶相关函数大g~(2)(0)≥2,并且当压缩参数|v|很大时,g~(2)(0)→3,从而认为压缩的混沌态光场具有光子数超聚束效应.     

光场组合算符激发混沌场的量子特性

利用算符作用在光场态上构造新的量子态的方法,通过光场湮没和产生算符的线性组合作用构造了光场组合算符激发混沌场。通过对光场的两个正交分量涨落、二阶关联函数、Mandel Q参量和Wigner函数的计算,研究了该量子态的压缩效应、反聚束效应、统计性质和Wigner函数的负性。讨论了算符叠加系数变化和平均光子数变化对其量子特性的影响。研究结果表明:光场不呈现压缩效应;随平均光子数增大它的反聚束效应、亚泊松分布性质和Wigner函数负性减弱;另一方面,随算符组合部分中产生算符的比重增大,光场反聚束效应和亚泊松分布性质增强。这表明增大算符组合部分中产生算符的比重对增强光场反聚束效应和亚泊松分布性质有利。     

纠缠双原子和相干光场作用的光子统计非经典特性

采用数值计算法研究了纠缠双原子和相干光场相互作用中辐射光场光子数分布的演化特性。结果表明,通过和纠缠双原子的相互作用,使得不具有反聚束效应和光子亚泊松分布的相干光场获得了非经典特性。并且初始双原子间的纠缠强度越大,辐射光场的非经典性质越强,说明可以通过选择初始原子状态制备非经典辐射光场。     

压缩态光场在双光子吸收介质中的演化

采用生成函数方法,由光场密度算符主方程,求得光场压缩度s,二阶相干度g^(x)和光子统计分布的严格解析表达式,同时讨论它们随标度时间τ的演化。计算表明,在双光子吸收过程中,虽然压缩度s逐渐减弱,但相当长的时间内光场仍呈现压缩特性;该过程有利于呈现和增强光子反聚束效应和光子亚泊松分布特性;光子分布的振荡特征维持较短一段时间后很快消失。 关键词：     

双模压缩场与V型原子相互作用光场的性质

研究了双模压缩真空场与V型三能级运动原子的相互作用,得到光场二阶相干度和模间相干度的解析表达式;通过数值计算分析了原子运动速度、场模结构参数和平均光子数对光场二阶相干度和模间相干度的影响.结果表明:平均光子数的增加使得二阶相干度和模间相干度显著增大;而原子运动速度、模场结构参数的增加虽然对光子聚束效应和反聚束效应的强度影响不大,却使其演化周期大大减小.     

基于增强型CCD光场高阶相干度的测量

光场的高阶关联特性是揭示光的统计行为的重要特征。采用传统的HBT(Hanbury-Brown and Twiss)实验模型测量多光子高阶关联时,会受到单光子探测器和分束器数量的限制,测量起来比较复杂。提出了一种利用增强型电荷耦合器件(ICCD)快速测量光场高阶关联的方法。通过改变曝光时间和光照强度(计数率)对赝热光场和相干光场的高阶相干度进行测量和分析。结果表明:在适当的条件下,可以确定光场的高阶相干度。当曝光时间为600 ns、计数率为5.12×10~8 s~(-1)时,实测赝热光场的2阶和3阶相干度分别为g~((2))_T(0)=1.79±0.20,g~((3))_T(0)=4.94±0.59。对多达4阶的光场相干度进行了测量,该结果能在理论上得到较好的解释。该实验方法有望应用于某些光源的高阶相干性测量和研究方面,对揭示光场的高阶关联行为具有一定意义。     

计数率和分辨时间对光场统计性质测量的影响——单探测器直接测量的实验分析

利用工作在盖革(Geiger)模式下的单光子探测器(single-photon-counting module, SPCM)，采取单个探测器直接对光子计数的方法，对相干光场及热光场的光子数统计性质进行了测量和分析. 通过改变计数率，调整分辨时间，系统地研究了光场二阶相干度测量值受实验条件的影响. 结果表明，在综合考虑系统中的各种因素对测量影响的情况下，通过选择合适的测试条件，可以利用单个单光子探测器直接探测的方法快速确定一个待测光场的二阶相干度. 实验表明在实测计数率为109 kc/s，分辨时间范围为2⁸ns—2¹²ns的条件下，该系统能很好地揭示相干光场和热光场的光子统计性质. 关键词： 光子统计 单光子探测器 二阶相干度     

加光子双模SU(2)相干光场的制备及其与Λ型三能级原子相互作用的性质

提出了通过对分束器的条件输出测量制备加光子双模SU(2 )相干光场的方案 ,并研究了Λ型三能级原子与此双模光场相互作用系统中 ,加光子对原子布居概率及光场非经典性质的影响。结果表明 ,原子粒子布居概率发生改变 ,光场一模的光子数统计趋向于亚泊松分布 ,另一模趋向于超泊松分布 ,光场两模间相关度增大 ,非经典相关程度增强。     

多光子相长干涉解释光子的广义聚束效应

光的聚束效应的发现是量子光学的重要里程碑.对其进行合理解释的努力,促进了量子光学理论与技术的大发展,使量子光学迅速发展和完善起来.现在一般认为,光场二阶相干所体现的聚束效应的物理本质是双光子干涉.本文发现,在高阶相干中有类似的广义聚束效应,这种广义聚束效应也可以用光子相长干涉解释.而且在一些典型的光路中,Ⅳ个光子参与的干涉,可以使这种广义聚束效应的增强因子达到N!.     

基于InAs单量子点的单光子干涉

利用分子束外延生长 InAs 单量子点样品,测量了温度为 5 K 时单量子点的荧光(PL)光谱.采用时间关联光子强度测量(HBT)验证了 PL 光谱具有单光子发射特性.单光子通过马赫曾德尔 (MZ) 干涉仪,验证了单光子自身具有干涉特性.测量了当 MZ 干涉仪两臂偏振方向的夹角改变时对应的单光子干涉及条纹可见度的变化. 关键词： 量子点单光子源 反群聚效应 马赫曾德尔干涉     

Non-Rayleigh photon statistics of superbunching pseudothermal light

Superbunching pseudothermal light has important applications in studying the second-and higher-order interference of light in quantum optics.Unlike the photon statistics of thermal or pseudothermal light is well understood,the photon statistics of superbunching pseudothermal light has not been studied yet.In this paper,we will employ single-photon detectors to measure the photon statistics of superbunching pseudothermal light and calculate the degree of second-order coherence.It is found that the larger the value of the degree of second-order coherence of superbunching pseudothermal light is,the more the measured photon distribution deviates from the one of thermal or pseudothermal light in the tail part.The results are helpful to understand the physics of two-photon superbunching with classical light.It is suggested that superbunching pseudothermal light can be employed to generate non-Rayleigh temporal speckles.     

InAs 单量子点中级联辐射光子的关联测量

利用分子束外延生长InAs单量子点样品,温度为5 K时,测量了单量子点中单、双激子自发辐射的荧光(PL)光谱.研究了单、双激子发光强度随激发功率的变化及对应发光峰的偏振特性和精细结构劈裂.基于Hanbury-Brown Twiss(HBT) 实验,测量了单、双激子间发光光谱的关联函数,证实了其发光过程为级联发射过程. 关键词： InAs 单量子点 单、双激子 荧光光谱 级联辐射     

Possible evidence for coherence of hadronic fields from Bose-Einstein correlation experiments

The Hanbury-Brown and Twiss effect in particle physics is used to infer information about the amount of coherence of mesonic fields by using recent theoretical results of quantum optics. The two-particle correlation data suggests that an appreciable coherent (classical) contribution is present.     

Single-photon sources

The article surveys the state of the art in the design, development and application of devices for deterministically generating single photons on demand. Both the defined function and requisite form of such ‘single-photon’ sources are explained in detail. Their attributes and characteristics, in particular the photon-counting statistics of the light that they generate, are presented in conjunction with the experimental apparatus (most notably the Hanbury-Brown and Twiss interferometer) for measuring them. Promising applications of single-photon sources within quantum key distribution, quantum information processing, as well as metrology and fundamental tests of quantum mechanics, are described. The utility and relative advantages of single-photon sources vis-á-vis more conventional sources of light are explained in terms of application-specific requirements and the respective abilities of different sources to fulfil them. The article collects, classifies and sorts the most significant work towards realizing practical single-photon sources to date. Though emanating from a diverse set of technological disciplines, with different research and application objectives in mind, the relative advantages and drawbacks of each approach are assessed, to give the reader a broad yet coherent and critical review of a rapidly developing research front.     

Degree of fourth-order coherence by double Hanbury Brownben Twiss detections

Photon quantum statistics of light can be shown by the high-order coherence. The fourth-order coherences of various quantum states including Fock states, coherent states, thermal states and squeezed vacuum states are investigated based on a double Hanbury Brown–Twiss (HBT) scheme. The analytical results are obtained by taking the overall efficiency and background into account.     

Enhanced photon bunching from a saturable absorber

It is shown that chaotic light transmitted by a saturable absorber changes its statistics. This offers the possibility of observing an enhanced Hanbury-Brown Twiss effect g⁽²⁾ > 2.     

光场诱导的原子激光的量子相干性

基于伞量子理论,分别研究了几种重要的光场作用下,从原子玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)体耦合输出的原子激光的量子相干特性.结果表明,粒子数态光场诱导的原子激光总是反聚束的,相干态光场诱导的原子激光是任意阶相干的,而压缩相干态光场诱导的原子激光总是聚束的.表明用光场诱导产生的原子激光具有与初始光场完全相间的量子相干性质.     

An improved quantum key distribution protocol based on second-order coherence

We improve the quantum key distribution protocol proposed by Pereira et al. [S.F. Pereira, Z.Y. Ou, H.J. Kimble, Phys. Rev. A 62 (2000) 042311], by employing the second-order coherence of optical fields, which can be easy experimentally measured with a Hanbury-Brown and Twiss intensity interferometer. It is shown that eavesdropping can be directly detected without sacrificing extra secret bits as test key. The efficiency of the improved system is enhanced greatly, since no secret bit needs to be discarded.