單光子發射器通常表現出一種稱為反聚束的發射行為。這意味著在檢測到第一個光子后檢測到第二個光子的概率被抑制。通過使用兩個這種單光子發射器(以捕獲鈣離子的形式)，可以創建由兩個單個鈣離子組成的光源。

如果散射光不包含其產生離子的信息(通過測量遠場實現)，則可以觀察到該光源的一些有趣特性。如圖 1 所述，雙離子系統可以用 Dicke-Basis (Wolf et al. 2020)* 來描述。有趣的是，反對稱態|a>不耦合到激光場。該系統現在顯示了典型單光子發射器的行為，如果它在對稱衰減通道中驅動，則是一種反束光子統計。如果以系統最終處于反對稱情況的方式發射光子，則驅動激光器將變得不可見，并且必須發射第二個光子才能使系統回到基態t0。這種在短時間內發射兩個光子的行為稱為聚束，通常只能在混沌光源或熱光源中找到。

有趣的是，衰變通道可以通過捕獲離子晶體的研究角度來選擇，只需改變觀察它的角度，就可以將光源的發射統計數據從非經典的反聚束調整為經典聚束以及介于兩者之間的一切。

圖1

圖2

圖 2 說明了所使用的裝置。兩個鈣離子存儲在分段式 Paul 阱中并冷卻至多普勒極限。發射的熒光由透鏡收集，該透鏡將離子晶體成像在放大的 CCD 相機上。只有 10% 的光用于此，其余 90% 的光由 90/10 分束器反射到 Hanbury-Brown 和 Twiss (HBT) 裝置，其中探測器由兩個空間分辨的 LINCam 系統取代。CCD 相機用于監測離子晶體的狀態，以便在離子損失時暫停測量，并在晶體再次準備就緒后重新啟動。HBT 裝置用于記錄所有傳入的雙光子事件，巧合窗口為 +-40ns，精度為 50ps，空間像素為 1000*1000。

從該事件流中，可以即時計算二階自相關和互相關函數。實時顯示結果直方圖以監控實驗是否成功。

從這個事件流中，可以動態計算二階自動和互相關函數。生成的直方圖將實時顯示，以監控實驗是否成功。

圖3

圖4

在 [1] 中，測量是使用雪崩光電二極管和 TDC(時間數字轉換器)進行的。觀察角度由狹縫選擇。使用這種方法，大部分光線被丟棄，因此每個點的測量需要 2-3 天才能收集到足夠的統計數據。在圖 3 中可以看到這次測量活動的結果。獲取 8 個測量角度大約需要 30 天。

在 [2] 和圖 4 中，LINCam 被用于重做實驗，目的是測量超過 8 個角度。通過使用兩個同步的 LINCam，可以記錄雙光子事件流并動態關聯這些事件。測量活動再次耗時 30 天，但提供的觀察角度不僅有 8 個，而是 96 個。使用 APD 設置，活動將持續一年。

審核編輯 黃宇