波导中具有延迟修正时间关联的单原子脉冲双光子散射
量子非线性效应是众多量子技术中的核心要素,但通常这种非线性过于微弱,难以在少光子层面加以利用。然而在波导环境中,当少数光子与单个量子发射体发生强相互作用时,可引发显著的非线性响应,从而产生丰富的光子-光子关联现象。该研究团队通过理论分析波导-QED系统中手性耦合的单原子(视为二能级系统),研究了具有延迟控制时间关联的双光子非线性效应。研究采用矩阵乘积态(MPS)和频域散射理论两种方法,精确计算了当系统受双峰时间包络的双光子福克态脉冲激发时,其传输过程中的粒子数动力学演化以及一阶、二阶光子关联函数。实验中设置的双光子福克态脉冲分为两种构型:一是两个光子分别局域于脉冲的双峰位置,二是两个光子共同离域(但保持关联)分布于双峰之间。通过对比短程、中程及(相对)长程脉冲峰间距三种工况,研究揭示了两种双光子脉冲在时间关联特性上的关键差异。该工作首次在实验可行参数范围内,展示了非关联与关联双光子对产生的截然不同的非线性特征与量子关联现象。

