量子科技中心_量科网

光学参量过程是量子光子学的基石，而自由电子-光子相互作用则为产生非平凡量子光子态提供了灵活途径。目前这两条研究路线基本独立发展，但将自由电子置于受驱动的非线性系统中，有望激活相干参量相互作用通道，实现两类粒子的联合态调控。该研究团队通过建立退化参量下转换驱动的非线性光学系统中参量化自由电子-光子相互作用的普适理论框架，统一了这两种范式。与线性介质中的自由电子不同，此处电子可通过两个失谐相位匹配通道与博戈留波夫准粒子耦合，使参量过程与自由电子相互作用实现量子级相互放大。当注入压缩真空态时，可获得纯增益或纯损耗的电子能谱，并实现电子预示的压缩福克态；使用裸真空态时，通过选择电子能量边带可制备高保真度薛定谔猫态。该工作揭示了光学参量相互作用如何量子化调控自由电子与光子，有望实现无需时序相位同步的量子参量介质激光加速器——即使对相位随机电子，其加速概率也能趋近于100%。