测量诱导的储存离子的纠缠

 

　　单光子发射器通常表现出一种称为反聚束的发射行为。这意味着在检测到第一个光子后检测到第二个光子的概率被抑制。通过使用两个这种单光子发射器(以捕获钙离子的形式)，可以创建由两个单个钙离子组成的光源。

　　如果散射光不包含其产生离子的信息(通过测量远场实现)，则可以观察到该光源的一些有趣特性。如图 1 所述，双离子系统可以用 Dicke-Basis (Wolf et al. 2020)* 来描述。有趣的是，反对称态|a>不耦合到激光场。该系统现在显示了典型单光子发射器的行为，如果它在对称衰减通道中驱动，则是一种反束光子统计。如果以系统最终处于反对称情况的方式发射光子，则驱动激光器将变得不可见，并且必须发射第二个光子才能使系统回到基态t0。这种在短时间内发射两个光子的行为称为聚束，通常只能在混沌光源或热光源中找到。

　　有趣的是，衰变通道可以通过捕获离子晶体的研究角度来选择，只需改变观察它的角度，就可以将光源的发射统计数据从非经典的反聚束调整为经典聚束以及介于两者之间的一切。

　　图1

　　图2

　　图 2 说明了所使用的装置。两个钙离子存储在分段式 Paul 阱中并冷却至多普勒极限。发射的荧光由透镜收集，该透镜将离子晶体成像在放大的 CCD 相机上。只有 10% 的光用于此，其余 90% 的光由 90/10 分束器反射到 Hanbury-Brown 和 Twiss (HBT) 装置，其中探测器由两个空间分辨的 LINCam 系统取代。CCD 相机用于监测离子晶体的状态，以便在离子损失时暂停测量，并在晶体再次准备就绪后重新启动。HBT 装置用于记录所有传入的双光子事件，巧合窗口为 +-40ns，精度为 50ps，空间像素为 1000*1000。

　　从该事件流中，可以即时计算二阶自相关和互相关函数。实时显示结果直方图以监控实验是否成功。

　　从这个事件流中，可以动态计算二阶自动和互相关函数。生成的直方图将实时显示，以监控实验是否成功。

　　图3

　　图4

　　在 [1] 中，测量是使用雪崩光电二极管和 TDC(时间数字转换器)进行的。观察角度由狭缝选择。使用这种方法，大部分光线被丢弃，因此每个点的测量需要 2-3 天才能收集到足够的统计数据。在图 3 中可以看到这次测量活动的结果。获取 8 个测量角度大约需要 30 天。

　　在 [2] 和图 4 中，LINCam 被用于重做实验，目的是测量超过 8 个角度。通过使用两个同步的 LINCam，可以记录双光子事件流并动态关联这些事件。测量活动再次耗时 30 天，但提供的观察角度不仅有 8 个，而是 96 个。使用 APD 设置，活动将持续一年。

审核编辑 黄宇