💡这项突破是什么?
新闻网讯 10月13日，《物理评论快报》（Physical Review Letters）在线发表了陆培祥教授领导的“强场超快光学”创新研究群体在量子光学与阿秒物理交叉领域的最新研究成果。论文题为《量子阿秒光电子干涉仪中的光子统计延时》（Photon-Statistics Time Delay in Quantum Attosecond Photoelectron Interferometry），并被选为编辑推荐（Editors' Suggestion）。我校为论文第一单位，物理学院博士生李立鼎、博士后张栩为论文共同第一作者，博士生肖守宇参与此工作，物理学院/武汉光电国家研究中心周月明教授、陆培祥与上海交通大学李洋副研究员为论文通讯作者。
在阿秒物理领域，光场通常被视为经典电磁波，其量子属性往往被忽略。近年来，高亮度非经典光源的发展推动了阿秒物理与量子光学的融合，但高光子数光场量子特性的表征仍具挑战。双光子跃迁干涉阿秒拍频重构技术（RABBIT）是阿秒物理领域实现阿秒时间分辨测量的基石技术，被广泛用于阿秒光脉冲表征、物质内部电子超快过程的阿秒时间分辨测量等。阿秒超快光学实验室在该类阿秒测量技术方面有长期积累。例如，利用该方法实现了原子光电离非偶极动力学测量以及分子手性动力学的阿秒时间分辨测量。然而，以往研究中XUV阿秒光脉冲与红外探测光均按经典场处理。光场的量子统计和相位敏感涨落如何影响光电子干涉、能否借助阿秒光电子干涉技术表征高光子数光场的量子特性，仍有待探究，这也是阿秒物理与量子光学交叉领域的重要前沿问题。
在该研究中，研究团队建立了量子光驱动的RABBIT干涉理论，揭示了光场量子特征（如统计分布、光子量子关联等）对光电子干涉结构的影响，并结合含时薛定谔方程模拟与微扰理论分析，研究了红外探测光处于位移压缩真空态时对阿秒光电子干涉结构的影响。研究发现，探测光的光子量子统计特性会通过电子连续态-连续态跃迁印刻在光电子上，从而产生数十阿秒的附加时间延迟。研究证实，该延迟源于红外光二阶反常矩的相位，与光场压缩强度和压缩角有关。此外，研究团队还将研究拓展至三边带RABBIT构型，以提取四阶反常矩，使延迟偏移大幅增强至百阿秒量级，显著提升了对光场量子涨落的灵敏度。
该研究证实，RABBIT光电离延迟可直接揭示探测光的量子统计特性，使光电子成为量子光的相位敏感探测器。与传统基于光学干涉的量子光学表征方法不同，该研究将非经典光信息编码于光电子干涉中，提出了一种全新的阿秒尺度量子层析方案。这一量子阿秒光电子干涉仪还可拓展至高阶方案，不仅可测量光场高阶矩，还可用于表征新兴高次谐波量子光源的量子属性，为阿秒时间分辨的量子精密测量开辟了极具前景的新途径。
图1. 量子光驱动的双光子跃迁干涉阿秒拍频重构技术
该研究还被美国物理学会（APS）旗下杂志《物理》（Physics）以“时间延迟探测量子光”为题作为亮点介绍，指出该研究证实量子光统计特性可被印刻于电子上，从而提供一种对光子统计特性高度灵敏的探测手段。
论文链接
https://doi.org/10.1103/qygr-6xcg
编辑：张雯怡
来稿审核：姜宗显
审核：万霞、范千
审定发布：张明新
