皮秒电子脉冲列及通过多光子不可消失 Cherenkov 衍射实现的量子态超快相干控制

我们研究了在气相介质中、处于非诺导 Cherenkov 过程临界场以下的条件下，费米子粒子与激光场相互作用的量子动力学。该过程涉及减慢的行波相位晶格上的非弹性衍射。我们采用相对论量子动力学框架，并求解减慢波系中的 Dirac 方程的数值解，分析实际电子波包和束的演化，这些波包在有限持续时间的实际激光脉冲上的非弹性散射。我们的结果揭示了涉及最高可达 $10^{4}$ 光子的相干多光子交换，以及自由空间传播后出现的皮秒-皮秒电子亚束。这种机制下的脉冲压缩对激光脉冲持续时间稳健，但对粒子/束的初始动量展散敏感。我们提出一种实现皮秒时间尺度电子脉冲的机制，具有实现量子态超快相干控制的潜力，为高分辨率时序电子束结构的时分辨量子技术和皮秒-皮秒科学，以及高分辨率电子显微镜应用开辟了新 avenue。