锶原子四波混频产生量子光源的实验研究

批准号:
11604324
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
24.0 万元
负责人:
陈鹏
依托单位:
学科分类:
A2205.光量子物理和量子光学
结题年份:
2019
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
芮俊、乔畅、胡发超、曾超、Luc Couturier、Ingo Nosske
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中文摘要
量子光源,包括单光子源,纠缠光子对,多光子纠缠源等一直是量子光学,量子信息,量子计算,量子通信和量子精密测量等领域的研究热点。近年来,基于冷原子系统四波混频产生量子光源的方案以其相干时间长,窄线宽,允许时间波形分辨和调制等优点备受关注。然而,目前冷原子系统四波混频方案仅在四能级结构和三能级结构中成功实现,二能级结构一直受到背景噪声的困扰,难以观测产生光场的量子特性。本项目提出基于双电子锶原子单重态的二能级结构四波混频方案,利用激发态自然线宽大的特点,并结合窄带光学标准具技术,有望滤除背景噪声,获得高信噪比,高计数率的量子光源。进一步的,利用二能级结构激发或收集结构的对称性,产生时间频率,偏振的超纠缠光子对。由于锶原子存在没有超精细结构的纯净二能级系统,我们也计划细致研究其共振荧光和非线性增益频率函数,进一步检验和拓展现有的理论模型。
英文摘要
Quantum light, including single photon source, entangled photon pairs and multi-entengled photon soucre, is always the hot topic in the areas of quantum optics, quantum information, quantum computing, quantum communication and quantum precision measurement. In recent years, generation of quantum light in the way of cold atoms and four-wave mixing draws much attention due to the merit of long coherence time, narrow linewidth, time-resolved waveform and and modulation ability. However, such a method is only successfully demonstrated in the four-level system and three-level system, and the two-level system is hard to observe quantum feature of light caused by the strong background noise, up to now. We propose a route of four-wave mixng based on the two-level system from the singlet states of Strontium. Making use of the large natural linewidth of the exicted state and the technology of narrow bandwidth optical etalon, we are able to decrease the background noise and obtain high SNR, high generation quantum light. In addition, we can obtain the hyper-entangled photon pairs in time-frequency, polarization domain from the symmetry of geometry. Because the non-existence of hyper-structure of strontium atoms, strontium atoms own a pure two-level system. We also plan to study the on-resonance flsorescence and nonlinear gain coefficient as a function of frequncy in details, which will help us to verify and extend the current theoretical model.
锶原子是碱土金属元素,原子序数38。锶原子拥有独特的宽线宽的单重态和窄线宽的三重态,在超冷原子物理和量子精密测量等领域具有重要地位和广泛的应用价值。我们开展了超冷锶原子的实验制备研究工作,探索了激光冷却和囚禁锶原子的新型技术方案,获得了一系列成果。这些成果包括首次实现小型化的锶原子二维磁光阱用于替代常规的塞曼减速器; 报道了高精度波长计实现激光器频率小于1MHz的稳定性; 采用新颖的单频半导体激光用于锶原子基态再泵浦; 实现了高调制频率(240 MHz)下的超稳腔压窄激光线宽技术,并以此为基础获得了温度小于uK的超冷锶原子。以上成果对实现小型化,结构简单的超冷锶原子平台有重要意义。在双光子二能级激发方面,我们观察到了原子荧光服从经典的偶极辐射分布规律。此外,我们精密测定了锶原子里德堡三重态的能谱,获得锶原子第一电离能的准确数值,测量结果误差小于10MHz,为基于锶原子的量子精密测量,量子模拟和量子计算的物理实现奠定了重要基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1063/1.5025537
发表时间:2018-04-01
期刊:REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
影响因子:1.6
作者:Couturier, Luc;Nosske, Ingo;Weidemueller, Matthias
通讯作者:Weidemueller, Matthias
Measurement of the strontium triplet Rydberg series by depletion spectroscopy of ultracold atoms
通过超冷原子耗尽光谱测量锶三重态里德伯级数
DOI:10.1103/physreva.99.022503
发表时间:2019
期刊:PHYSICAL REVIEW A
影响因子:2.9
作者:Couturier Luc;Nosske Ingo;Hu Fachao;Tan Canzhu;Qiao Chang;Jiang Y H;Chen Peng;Weidemueller Matthias
通讯作者:Weidemueller Matthias
DOI:10.1103/physreva.96.053415
发表时间:2017
期刊:PHYSICAL REVIEW A
影响因子:2.9
作者:Nosske Ingo;Couturier Luc;Hu Fachao;Tan Canzhu;Qiao Chang;Blume Jan;Jiang Y. H.;Chen Peng;Weidemuller Matthias
通讯作者:Weidemuller Matthias
Analyzing a single-laser repumping scheme for efficient loading of a strontium magneto-optical trap
分析用于锶磁光陷阱有效加载的单激光再泵浦方案
DOI:10.1103/physreva.99.033422
发表时间:2019
期刊:PHYSICAL REVIEW A
影响因子:2.9
作者:Hu Fachao;Nosske Ingo;Couturier Luc;Tan Canzhu;Qiao Chang;Chen Peng;Jiang Y H;Zhu Bing;Weidemueller Matthias
通讯作者:Weidemueller Matthias
An ultrastable laser system at 689 nm for cooling and trapping of strontium
用于冷却和捕获锶的 689 nm 超稳定激光系统
DOI:10.1007/s00340-019-7328-3
发表时间:2019-10
期刊:Applied Physics B: Lasers and Optics
影响因子:--
作者:Qiao Chang;Tan C Z;Hu F C;Couturier Luc;Nosske Ingo;Chen Peng;Jiang Y H;Zhu Bing;Weidemueller Matthias
通讯作者:Weidemueller Matthias
前内侧丘脑CRF神经元调控恐惧记忆的机制
- 批准号:32000716
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:陈鹏
- 依托单位:
国内基金
海外基金
