在相干阴极发光中的电子-光子空间纠缠

电子显微镜中的电子-光子量子纠缠为新型量子平台铺平了道路,使得量子功能能够集成到电子显微术中,并为纳米尺度的量子成像和量子传感开辟了机遇。为了实现这一平台,理解阴极发光中电子-光子纠缠的程度与性质至关重要。然而,该纠缠对电子束特性(特别是横向相干性)的依赖性仍不明确。在此,该研究提出了一个描述相干阴极发光中产生的电子-光子对量子态的理论框架,专门针对过渡辐射。通过直接利用发光光谱表达散射态,该工作利用子系统纯度和爱因斯坦-波多尔斯基-罗森型判据评估了纠缠程度。这两种度量使得在电子-光子系统中,能够从空间和动量纠缠的角度清晰区分波动性、粒子性和经典性区域。该分析确定了电子横向和纵向相干性以及光子谱宽的作用,并揭示了强空间纠缠出现的条件。这一统一视角阐明了相干阴极发光中电子-光子量子关联的本质,从而在电子显微术中实现了量子赋能的功能。
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提交arXiv: 2026-05-22 07:52

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