单离子对单光子吸收与发射中的量子干涉

我们研究了来自单个囚禁 $^{40}$Ca$^+$ 离子的单光子到达时间分布中的量子拍频，揭示了它们在两种不同实验情境下根本不同的物理起源：在 $\Lambda$ 型能级方案中，两个 854-nm 吸收振幅的干涉抑制并增强了拉曼散射 393-nm 光子的发射过程；在 V 型能级方案中，两个 393-nm 发射振幅的干涉导致其偶极发射图案发生旋转，从而引起探测光子的时间调制。对于这两种情况，我们演示了通过原子和光子输入态的相位对量子拍频相位进行相干控制，这也允许对总光子探测效率进行受控调节。