强激光驱动量子系统中非经典辐射的涌现
非经典光源是新兴量子技术的核心,然而现有平台的调控能力有限且通常工作在低光子数状态。与此同时,强场物理通过高次谐波产生(HHG)提供了广泛可调的明亮相干辐射,但其量子光学特性长期缺乏理论解释。虽然近期实验在驱动场和谐波场中均观测到纠缠、压缩和量子态修饰等特征,但能统一阐释这些效应起源及可控性的理论框架始终缺失。本研究提出了强光-物质相互作用的完全量子化解析理论,严格揭示了HHG中非经典性的产生机制。该工作通过参数化分解方法,将耦合的电子-场系统解耦为受驱电子态和动态微扰的量子光学场,这一框架直接从含时薛定谔方程导出,无需依赖条件测量、零差探测或模式选择技术。研究阐明了量子关联、压缩效应及维格纳函数负性如何从相互作用动力学中自然涌现,并精确界定了特定非经典特征被放大或抑制的调控条件。该理论能实现可调谐频率下高亮度、高光子数量子态的预测性设计,该团队通过规划产生明亮非经典紫外光的实际条件验证了其应用价值。该成果为强场量子光学奠定了完整理论基础,为桌面级量子光源在传感、通信及光子量子信息处理中的应用开辟了新路径。
量科快讯
1 周前
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