光波直接测量的量子分析

在约十年前进行的一项精美实验中，Goulielmakis 等人直接测量了光波的电场 [E. Goulielmakis et al., Science 305, 1267-1269 (2004)]。然而，他们使用激光源产生光场，其量子态的电场算符期望值为零，那么如何可能测量到该电场呢？在此，我们对实验中用于校准光脉冲载波包络相位的 f:2f 干涉仪进行了量子处理。我们展示了 f:2f 干涉仪的特殊非线性特征如何将激光腔内的电磁场量子态转变为具有确定振荡电场的态，从而解释了实验中“经典”电磁场是如何涌现的。据我们所知，我们讨论指出该实验是光学领域首次演示不同光子数态的绝对相干叠加。