光子对反聚束与对事件间的二阶关联

我们引入了光子对二阶关联函数 $g_{\textrm{pairs}}^{\left(2\right)}=\left\langle \left(P^{\dagger}\right)^{2}P^{2}\right\rangle /\left\langle P^{\dagger}P\right\rangle ^{2}$，通过光子对算符 $P^{\dagger}=a^{\dagger}b^{\dagger}$ 定义，以表征光子对产生过程中的二阶关联以及光子对聚束和反聚束。该量直接探测单一双模量子态内对产生事件之间的关联，从而能够触及超越传统单模态或预示二阶关联的内在对产生过程，后者无法直接捕捉对事件之间的关联。$g_{\textrm{pairs}}^{\left(2\right)}$ 大于、等于或小于 1 的值分别对应于光子对聚束、泊松光子对统计和光子对反聚束。利用 Cauchy--Schwarz 不等式，我们进一步表明，所有由正 Glauber--Sudarshan $P$ 函数描述的经典双模场都满足 $g_{\textrm{pairs}}^{\left(2\right)}\geq1$，因此光子对反聚束在经典上是禁止的，并构成了非经典性的无歧义特征。我们评估了几种代表性量子态的 $g_{\textrm{pairs}}^{\left(2\right)}$，并特别表明，即使是任意弱的双模压缩真空态也表现出光子对聚束。与预示二阶关联的比较突出了这些可观测量提供的互补信息。所提出的关联函数可通过标准符合测量进行实验访问，不需要相位参考或态重建，并且在均匀损耗下保持不变。