从腔增强冷原子存储器按需检索单光子的零差层析成像

我们实验证明，原子存储器中制备的非经典态可以高效地转移到自由传播光的单模中。通过按需从冷原子气体中检索单个激发，我们实现了一个高效的单光子源，该光子源制备在纯的、完全可控的量子态中。我们使用两种检测方法来表征该源：一种基于光子计数分析，另一种使用零差层析成像来重建态的密度矩阵和维格纳函数。后一种技术使我们能够完全确定检索光子的模式，包括其精细的相位和幅度细节，并通过观察负的维格纳函数来证明其非经典场统计。我们测量了高达82%的光子检索效率和900 ns的原子存储器相干时间。该装置非常适合研究原子激发之间的相互作用，并利用它们以高度的实验控制来创建和操纵更复杂的量子光态。