实验方案。图片来源：《自然物理学》（2024）。 DOI：10.1038/s41567-024-02472-6 实验方案。图片来源：自然物理学(2024)。DOI：10.1038/s41567-024-02472-6

强场量子光学是一个迅速兴起的研究课题，它将植根于强场物理的非线性光电发射元素与成熟的量子光学领域融合在一起。虽然光粒子（即光子）的分布在经典和非经典光源中已被广泛记录，但这种分布对光电发射过程的影响仍然知之甚少。强场量子光学是一个迅速兴起的研究课题，将植根于强场物理的非线性光电发射元素与成熟的光学量子领域融合在一起。虽然光粒子（即光子）的分布在经典和非经典光源中已被广泛记录，但这种分布对光电发射过程的影响仍然知之甚少。

埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希亚历山大大学 (FAU) 和马克斯普朗克光科学研究所的研究人员最近着手通过非经典光源探索光与物质之间的相互作用，以填补文献中的这一空白。他们发表在《自然物理学》上的论文表明，驱动光源的光子统计数据印在金属针尖发射电子的电子数统计数据上，这一观察结果可能对光学设备的未来发展产生有趣的影响。埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希亚历山大大学（FAU）和马克斯普朗克光科学研究所的研究人员最近在这一空白中着手完成文献，通过探索光与物质之间的响应非经典光源他们的论文发表在自然物理学上，证明驱动光源的光子统计数据印在金属针尖发射电子的电子数据统计数据上，这一观察结果可以对光学器件的未来发展产生有趣的影响。

该论文的合著者、FAU 研究员 Jonas Heimerl 告诉 Phys.org：“强场物理领域现在已经高度发展，从 2023 年诺贝尔物理学奖的获得就可以看出这一点。” “这种物理现象不仅限于原子，也发生在金属表面，如金属针尖。类似发展且更加多样化的是量子光学领域。该领域的一个方面是利用非经典光统计产生光，例如就像明亮的压缩真空一样。”该论文的合著者、FAU研究员Jonas Heimerl告诉Phys.org：“强场物理领域现在已经高度发展，从2023年诺贝尔物理学奖的获得就证明了这一点。”“这种物理现象不仅限于原子，也发生在金属表面，例如金属针尖。类似的发展更加深入的是量子光学领域。该领域的一个方面是用非经典光统计，例如明亮压缩真空。”

海默尔和他的合作者最新研究的主要目标是了解源自非经典光源的量子光如何与物质相互作用。值得注意的是，迄今为止，仅使用经典光源来探索量子光与物质之间的相互作用。海默尔和他的合作者最新研究的主要目标是了解原生非经典光源的量子光如何与物质响应。 意义在于，迄今为止，仅使用经典光源来探索量子光与物质之间的应答。

“我们的隔壁邻居玛丽亚·契诃娃教授是明亮压缩真空产生领域的世界领先专家，这是一种特殊形式的非经典光，”该论文的合著者、FAU 研究员彼得·霍梅尔霍夫 (Peter Hommelhoff) 告诉 Phys。 .org。 “因此，我们与她以及以色列理工学院的长期合作伙伴 Ido Kaminer 合作，研究非经典光驱动的电子发射。”

海默尔、霍梅尔霍夫及其在 FAU 的研究小组与在量子光学领域拥有丰富专业知识的研究员契诃娃密切合作进行了实验。契诃娃因其在明亮压缩真空生成方面的工作而闻名，该技术需要使用非线性光学过程来生成明亮压缩真空（一种非经典光）。

艺术家对两种发射机制的印象：非经典（紫色）和经典（蓝色）光源触发金属针尖的非线性光电发射，导致发射电子的不同统计数据。图片来源：Meier、Heimerl |激光物理学| FAU埃尔兰根。

“在我们的实验中，我们使用这种非经典光源来触发尺寸只有几十纳米的金属针尖的光电发射过程，”海默尔解释道。 “可以将其视为爱因斯坦研究的著名光电效应，但现在的光源在每个激光脉冲内表现出极端的强度和极端的波动。”

对于产生的每个激光脉冲，研究人员计算了经典和非经典光源的电子数量。有趣的是，他们发现电子数量可以直接受到驱动光的影响。

海默尔说：“我们的发现可能会引起人们极大的兴趣，特别是对于电子成像应用，例如生物分子成像。”

众所周知，生物分子非常容易受到损坏，减少用于对这些分子成像的电子剂量可以降低此类损坏的风险。 Heimerl 等人的论文。表明调制电子数量以满足特定应用的需求是可能的。

霍梅尔霍夫说：“然而，在解决这个问题之前，我们必须证明我们还可以将另一种光子分布印记到电子上，即噪声降低的光子分布，但这可能很难实现。”

这项最新研究的成果可能很快会为强场量子光学研究带来新机遇。同时，它们还可以作为新设备的基础，包括利用量子光和电子之间相互作用的传感器和强场光学器件。

“我们认为这只是调查该领域实验研究的开始，”海默尔补充道。 “已经有很多理论工作正在进行，其中一些是由我们的合著者 Ido Kaminer 领导的。我们尚未研究但携带大量信息的一个可观察到的东西是电子的能量，它可以为我们提供更多的线索。光与物质的相互作用。”

更多信息： Jonas Heimerl 等人，非经典光的多光子电子发射，自然物理学(2024)。DOI：10.1038/s41567-024-02472-6。

期刊信息： 《自然·物理学》