时间域场关联测量实现高度多模量量子态光的态析

ultrafast 光学的最新进展促进了对高度多模量量子光态动力学的调查，已成功将电光抽样应用于电磁场的量子态。然而，对光学量子态进行完整的态析重建仍具有挑战性，因为现有态析方法需要测量许多正交且可区分的模式。本文提出一种基于时间域偶极相关测量的态析方案，理论上证明其能够重建高度多模量高斯态。与（八端口）同位检测不同，本方案中两个局部激光脉冲在时间上更短，并且（独立）相对于脉冲量子态进行时间延迟。通过对相关测量数据进行后处理，可获得可区分的模式结构。我们表明，可重建的模式数量随所使用的时间延迟数目增加而增大，随局部激光的持续时间增大而减小。我们将所提出的相关测量扩展并优化为电光抽样，在加入非线性晶体到同位检测之前即可实现，从而 potentially 在中红外到 THz 频段实现亚周期分辨率。通过分析测量数据中存在的（量子）相关性，我们表明量子态在检测期间的热化导致需要进行相关测量。这种热化在强 Squeezing 极限下尤为显著，针对此情况我们发展了非扰动理论。此外，我们为扩展该态析方案至非高斯态开辟了道路，通过理论建立完整的测量统计，并展示如何从联合统计中获取脉冲 Fock 态的谱信息。