In classical nonlinear media, interactions between single photons are negligible. However, a strong interaction can be reached using a single atom in a cavity. By driving a closed cycle in the atom’s level structure we show parametric four-wave-mixing at the single photon level and a Zeno-blockade in the effective energy level structure. Extending to a multi-mode cycle, we show a giant cross Kerr nonlinearity between individual photons. The new platform shows novel physics in quantum nonlinear optics and is promising for real-time simulation of quantum systems.     «

In classical nonlinear media, interactions between single photons are negligible. However, a strong interaction can be reached using a single atom in a cavity. By driving a closed cycle in the atom’s level structure we show parametric four-wave-mixing at the single photon level and a Zeno-blockade in the effective energy level structure. Extending to a multi-mode cycle, we show a giant cross Kerr nonlinearity between individual photons. The new platform shows novel physics in quantum nonlinear...     »

In klassischen nichtlinearen Medien sind Wechselwirkungen zwischen einzelnen Photonen vernachlässigbar. Eine starke Wechselwirkung kann jedoch mit einem einzelnen Atom in einem Resonator erreicht werden. Indem wir einen geschlossenen Kreislauf in der Levelstruktur des Atoms treiben, zeigen wir parametrisches Vierwellenmischen auf Einzelphotonenebene und eine Zenoblockade in der effektiven Energieniveaustruktur. Eine Erweiterung hin zu einem Multi-Moden-Kreislauf erlaubt die Demonstration einer riesigen Kreuz-Kerr-Nichtlinearität zwischen einzelnen Photonen. Die neue Plattform zeigt neuartige Physik in der nichtlinearen Quantenoptik und ist vielversprechend für die Echtzeitsimulation von Quantensystemen.     «

In klassischen nichtlinearen Medien sind Wechselwirkungen zwischen einzelnen Photonen vernachlässigbar. Eine starke Wechselwirkung kann jedoch mit einem einzelnen Atom in einem Resonator erreicht werden. Indem wir einen geschlossenen Kreislauf in der Levelstruktur des Atoms treiben, zeigen wir parametrisches Vierwellenmischen auf Einzelphotonenebene und eine Zenoblockade in der effektiven Energieniveaustruktur. Eine Erweiterung hin zu einem Multi-Moden-Kreislauf erlaubt die Demonstration einer r...     »