单光子交叉相位偏移可通过频率和时间两方面的局域化得到增强
单光子光学非线性面临一个根本性的权衡:最大非线性既需要光谱共振(窄带宽),又需要高峰值强度(短持续时间),然而由于时间-能量不确定关系,这两个要求相互矛盾。该团队通过实验证明,在涉及后选择的情况下,这一限制并非必然存在。研究人员测量了一种由窄带源产生的共振光子所引发的交叉相位偏移,该光子首先穿过冷原子云,随后通过探测在时间上被局域化。与未经后选择的高斯单光子级脉冲相比,该交叉相位偏移的峰值大小得到了显著增强,这得益于共振制备态的窄带宽和后选择态的高强度。在光学深度为2.4±0.1的条件下,该团队测得交叉相位偏移峰值增强了6±1倍,且结果在多个光学深度范围内与近期提出的针对此类后选择光子的原子激发弱值理论[Thompson等人,APL Quantum 2, 036108 (2025)]定性一致。该工作揭示了同时拥有频率和时间信息的新后果,提出了关于粒子在其制备和后选择非对易时如何表现及与其他系统相互作用的基本问题。

