将光子的量子统计印刻于自由电子上
量子物理
2021-10-26 v3 加速器物理
光学
摘要
自由电子与光的基本相互作用既是经典物理也是量子物理的基础，并在自由电子加速、辐射源和电子显微术中得到应用。然而迄今为止，所有涉及自由电子-光相互作用的实验都通过将光描述为经典波而得到完全解释，忽略了其量子本性。在此，我们观测到光子对自由电子-光相互作用的量子统计效应。我们展示了从泊松统计连续过渡到超泊松统计乃至热统计的相互作用，揭示了玻尔对应原理的一个令人惊讶的表现：自由电子能级的量子行走到经典随机行走的过渡。该电子行走者作为非破坏性量子探测中的探针，测量光子关联 及更高阶 。与传统量子光学探测器不同，该电子可通过演化为与光子纠缠的联合态来执行量子弱测量和投影测量。我们的发现提出了基于自由电子的光的非破坏性量子层析，并构成了迈向兼具阿秒时间分辨与亚埃空间分辨显微术的重要一步。
引用
@article{arxiv.2105.03105,
title = {Imprinting the quantum statistics of photons on free electrons},
author = {Raphael Dahan and Alexey Gorlach and Urs Haeusler and Aviv Karnieli and Ori Eyal and Peyman Yousefi and Mordechai Segev and Ady Arie and Gadi Eisenstein and Peter Hommelhoff and Ido Kaminer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.03105},
year = {2021}
}