时域采样电场涨落中的量子极化率

电光采样已成为一种新兴的量子技术，能够在亚周期时间尺度上测量电场涨落。用超短相干激光脉冲探测二阶非线性材料，会将太赫兹场的涨落印刻到所产生的近红外电光信号上。我们描述了如何从一开始就纳入相关基本相互作用中电场的量子性质，从理论上计算此时域信号的统计特性。为此，使用非相互作用三能级系统的系综作为非线性材料的模型，发展了电光过程的微观量子理论。我们发现非线性介质的反应可分离为采样太赫兹场的经典部分，以及与所探测太赫兹场状态无关的量子贡献。量子响应由太赫兹真空涨落介导的三能级系统间相互作用引起。它源于级联过程以及仅可通过量子光访问的、由量子极化率描述的贡献。我们表明量子贡献可能相当可观，甚至主导总响应。我们还确定了经典响应作为电光过程良好近似的条件，并展示了如何由电光信号的统计重建被采样太赫兹场的统计。在互补 regime 下，电光采样可作为研究材料纯量子极化率的光谱学工具。