論文の概要: Limitations in Fluorescence-Detected Entangled Two-Photon-Absorption Experiments: Exploring the Low- to High-Gain Squeezing Regimes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.16342v1
- Date: Thu, 25 Apr 2024 05:36:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-26 14:48:28.140078
- Title: Limitations in Fluorescence-Detected Entangled Two-Photon-Absorption Experiments: Exploring the Low- to High-Gain Squeezing Regimes
- Title（参考訳）: 蛍光検出2光子吸収実験における限界:低-高利得レジームの探索
- Authors: Tiemo Landes, Brian J. Smith, Michael G. Raymer,
- Abstract要約: 超低光束における量子化分子分光とイメージングの実現に向けた取り組みについて検討する。
時間周波数光子絡み合いは、溶液中の分子2光子蛍光分光やイメージングを強化するための実用的な手段を提供しない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We closely replicated and extended a recent experiment ("Spatial properties of entangled two-photon absorption," Phys. Rev. Lett. 129, 183601, 2022) that reportedly observed enhancement of two-photon absorption rates in molecular samples by using time-frequency-entangled photon pairs, and we found that in the low-flux regime, where such enhancement is theoretically predicted in-principle, the two-photon fluorescence signal is below detection threshold using current state-of-the-art methods. The results are important in the context of efforts to enable quantum-enhanced molecular spectroscopy and imaging at ultra-low optical flux. Using an optical parametric down-conversion photon-pair source that can be varied from the low-gain spontaneous regime to the high-gain squeezing regime, we observed two-photon-induced fluorescence in the high-gain regime but in the low-gain regime any fluorescence was below detection threshold. We supplemented the molecular fluorescence experiments with a study of nonlinear-optical sum-frequency generation, for which we are able to observe the low-to-high-gain crossover, thereby verifying our theoretical models and experimental techniques. The observed rates (or lack thereof) in both experiments are consistent with theoretical predictions and with our previous experiments, and indicate that time-frequency photon entanglement does not provide a practical means to enhance in-solution molecular two-photon fluorescence spectroscopy or imaging with current techniques.
- Abstract（参考訳）: 我々は,分子試料中の2光子吸収率の増大を時間-周波数-光子対を用いて観測した最近の実験(第1報,第1報,第183601号,第2022号)を密に再現し,拡張した。
この結果は、量子化分子分光と超低光束でのイメージングを可能にする努力の文脈において重要である。
低利得自然状態から高利得スクイージング状態へ変化できる光パラメトリックダウンコンバージョン光子ペア源を用いて、高利得状態において2光子誘起蛍光を観察したが、低利得状態では、どの蛍光も検出閾値以下であった。
分子蛍光実験を非線形光学的総周波発生実験で補足し、低-高-高-利得交叉を観測し、理論モデルと実験手法の検証を行った。
両実験で観測された速度(またはその欠如)は, 理論的予測と過去の実験と一致しており, 時間周波数光子絡み合いは, 分子内2光子分光法や現在の技術によるイメージングの実践的な方法ではないことを示唆している。
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