Quantum backaction and noise interference in asymmetric two-cavity optomechanical systems
我们研究了腔阻尼不对称性对“中间膜”光学机械系统中反作用的影响，其中机械模式调制两个光子模式之间的耦合。我们表明，在绝热极限下，该系统一般实现了耗散的光机耦合，与有效的位置相关的光子阻尼率。由此产生的量子噪声干涉可用于基态冷却未分辨边带区的机械谐振器。我们明确地展示了量子噪声干扰如何控制线性反作用效应，并表明这种干扰即使在绝热极限之外也会持续存在。对于极端坏腔极限中的单口腔，干涉允许消除所有线性反作用效应。这允许位置平方的连续测量，对单光子光机械耦合强度没有严格的限制。相比之下，这种完全抵消在良好腔极限中是不可能的。这对机械能的量子非破坏测量所需的光机耦合施加了严格的限制，即使在单端口设备中也是如此。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large cooperativity and microkelvin cooling with a three-dimensional optomechanical cavity
在腔光学力学中，光被用来控制机械运动。该领域的一个中心目标是实现单光子强耦合，这将使量子运动叠加态的创建成为可能。达到这个极限需要在光机械耦合和腔相干性方面的显著改进。在这里，我们介绍了一个光学机械结构的氮化硅膜耦合到一个三维超导微波腔。利用他们的大品质因数，我们实现了146，000的光机协同性，并执行千赫兹频率膜运动的边带冷却到34 $\pm$ 5 $μ$ K，迄今为止报道的最低机械模式温度。所实现的冷却仅受信号发生器的经典噪声的限制，并且应当利用超导滤波器深入延伸到基态。我们的研究结果表明，这种光力学的实现有可能达到超大合作和单光子强耦合的制度，开辟了新一代的实验。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entangling cavity modes in a double-cavity optomechanical system
研究了强耦合条件下双腔光机系统中腔模的纠缠。该系统由两个光机械系统组成，它们之间通过单光子跳跃耦合。在光子辐射压力的作用下，腔模之间可以产生纠缠。腔模之间的并发至少是机械模之间的并发的两倍。此外，当改变耦合强度与机械模共振频率的比值时，对腔场和机械模的纠缠度的影响也不同。
2018-03-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity mode dephasing via the optomechanical interaction with an acoustic environment
我们考虑包括单个腔模和声模的密集谱的光机械系统，并求解初始腔模Fock的量子动力学（即，光子数）叠加态和热声态。光-机相互作用导致无阻尼的移相，并与引力退相干有一定的相似性。对于一个腔模局部耦合到一个一维（1D）的弹性弦状环境或二维（2D）的弹性膜状环境，我们发现，失相动力学分别依赖于字符串的长度和膜面积-的结果，在一个无限大小的字符串或膜的限制红外发散。另一方面，对于局部耦合到三维（3D）体弹性固体的腔模式，失相动力学与固体体积无关（即，是红外有限的），但取决于耦合腔的局部几何形状--“点状”耦合腔极限中紫外发散的结果。我们认为作为可能的各自实现的腔耦合-1D和2D声学环境，LC振荡器电容耦合到一个部分金属化的带和腔光模式通过光压力与膜相互作用。
2021-09-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Floquet approach to bichromatically driven cavity optomechanical systems
我们发展了一种Floquet方法来求解稳态下的时间周期量子Langevin方程。我们表明，两个时间的关联函数的系统运营商可以扩展在一个傅里叶级数和广义维纳-欣钦定理有关的傅里叶变换的第零傅里叶分量的测量频谱。我们将我们的框架双色驱动腔光学机械系统，其中机械振荡器最近已准备在量子压缩态的设置。我们的方法提供了一种直观的方法来计算任意旋转坐标系下时间周期量子朗之万方程的功率谱密度。
2016-08-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Signatures of nonlinear cavity optomechanics in the weak coupling regime
我们确定的固有的非线性相互作用的光腔光学机械系统中的机械运动之间的签名。这些签名是可观察到的，即使当腔线宽超过光机耦合率。一个强激光驱动器从腔共振频率的两倍的机械频率的红失谐使两个声子过程共振，这导致了一个非线性版本的光机械诱导透明。这种效应为测量机械振子的平均声子数提供了一种新的方法。此外，我们表明，如果强激光驱动失谐的机械频率的一半，光机械诱导透明也发生由于共振双光子过程。在这种情况下，腔对第二探针驱动的响应在探针功率方面是非线性的。这些效果应该是可观察到的光学机械耦合强度，已经在实验中实现。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical heat transfer between molecules in a nanoplasmonic cavity
我们探讨了局部表面等离子体激元模式是否可以通过与分子振动的光机械相互作用在纳米等离子体激元腔的热点中放置的分子之间传递热量。我们证明，外部驱动的等离子体共振确实诱导一个有效的分子-分子相互作用对应的一个新的传热机制，这甚至可以更有效地冷却热分子比其加热由于振动泵激的等离子体。这种新颖的机制允许通过驱动激光的强度和频率主动控制分子之间的热流速率。
2019-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable Normal mode splitting and Switching performance in hybrid optomechanical semiconductor microcavity containing single quantum dot
我们从理论上探讨了在由两个光耦合的半导体微腔组成的混合量子光机械系统中可能实现全光开关的光学双稳态及其性能。其中一个腔由外部光泵浦激光器驱动，而包含量子点的第二腔由从第一腔透射的光间接驱动。由于光机械非线性产生的振荡行为表现出典型的光开关行为，并且可以通过改变激光功率、量子点腔耦合、摇摆参数和光机械耦合来控制。从机械位移谱中可以看到机械光学模式之间能量交换的清晰特征。这些结果表明，本系统可用于敏感的光开关和光传感器的应用。
2019-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonon routing in integrated optomechanical cavity-waveguide systems
光的力学性质已被广泛用于操纵气相原子和离子，帮助创造新的物质状态并实现复杂的量子相互作用。光腔力学领域致力于将这种相互作用扩展到更大的，甚至是人类大小的机械物体。超越了典型的法布里-珀罗腔与一个可移动的镜子，在这里，我们探索一个新的范例，其中多个腔光机械元件连接在一起，形成光机械电路。利用一对通过声子波导耦合在一起的光机械腔，我们演示了一个可调延迟和滤波器的微波光信号处理。此外，我们实现了一个紧密结合的形式之间的机械耦合遥远的光机械腔，导致直接的声子交换没有耗散的波导。这些测量结果表明，声子路由为基础的信息处理的光机械晶体电路的可行性，并进一步，实现光子和声子的拓扑相位的光机械腔晶格的可能性。
2015-08-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
EPR paradox and quantum steering in a three-mode optomechanical system
研究了原子系综位于单模腔中的三模光机械系统中的多体纠缠、EPR态的产生和量子操纵。腔模由短脉冲激光驱动，与反射镜有非线性参量型相互作用，与原子系综有线性分束器型相互作用。镜与原子系综没有直接的相互作用。系统的动态特性存在一个阈值效应，高于此阈值时系统作为放大器工作，低于此阈值时系统作为输出场的衰减器工作。阈值由腔模与镜和原子系综的耦合强度之比确定。结果表明，在阈值以上的系统有效地表现为一个双模系统，其中可以产生一个完美的二分EPR态，而它是不可能低于阈值。此外，在阈值之上和之下都可以产生完全不可分割的三重纠缠，甚至进一步产生真正的三重纠缠。此外，我们考虑量子转向和检查一夫一妻制的关系，量化的量的二分转向，可以在不同的模式之间共享。结果表明，与腔模相比，反射镜具有更强的控制纠缠的能力。尽管原子系综和反射镜之间没有直接耦合，但它们之间存在双向操纵，而直接耦合的原子系综和腔模输出之间不存在双向操纵。
2014-03-07 quant-ph
Antibunching photons in a cavity coupled to an optomechanical system
研究了利用二阶关联函数与光机系统线性耦合的腔场的光子统计特性。我们的计算表明，即使在光机械系统中的光机械相互作用很弱的情况下，腔也能表现出很强的光子反聚束。弱光-力相互作用和双光子激发不同路径间的相消干涉的协同作用导致了有效的反聚束效应。与标准光机系统相比，光腔与光机系统的耦合为通过光机相互作用获得单光子提供了一种放松约束的方法。
2013-04-19 quant-ph
Twisting Optomechanical Cavity
机械旋转和振荡的频率比光的频率低得多，因此它们通常不会相互耦合。在这封信中，我们表明，扭转机械振荡的光学腔可以耦合到光学模式，通过引入双折射，产生非简并模式在腔中：普通和非常的光线。扭曲空腔混合它们并调节电磁能量。通过对总能量的量子化，得到了扭转光机械哈密顿量，揭示了光可以共振驱动扭转振动。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Tunable linear and quadratic optomechanical coupling for a tilted membrane within an optical cavity: theory and experiment
我们提出了一个实验研究的光学机械系统形成的振动薄半透明膜内的高精细光学腔。我们表明，光学腔模式和振动模式的膜之间的耦合可以通过改变膜的位置和方向进行调谐。特别是，我们证明了一个大的二次色散光机械耦合对应于避免交叉弱耦合在膜表面的散射光腔模式。用腔本征模的一阶微扰处理很好地解释了实验结果。
2011-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Surface-acoustic-wave-controlled optomechanically induced transparency in a hybrid piezo-optomechanical planar distributed Bragg-reflector-cavity system
我们提出了一个方案，可以产生可调的光机械诱导透明的混合压电光机械腔系统。该系统是由一个高品质的平面分布布拉格反射腔修改嵌入高斯型缺陷。此外，在腔的表面上制造叉指换能器以产生表面声波。在声表面波激励下，上布拉格反射镜可以作为体声波谐振器振动，分布式布拉格反射腔成为标准的三能级光机系统。在这种情况下，我们表明，当一个强的泵浦光场和一个弱的探测光场同时施加到混合光机械腔系统，光机械诱导透明下发生的量子干涉下，不同的能级路径。该方案可应用于固态量子系统中的光开关和量子信息处理等领域。
2021-01-23 quant-ph
Intermittency in an Optomechanical Cavity Near a Subcritical Hopf Bifurcation
实验研究了超导微波传输线谐振腔中嵌入振荡机械谐振器的光机械谐振腔。机械谐振器和微波腔之间的可调谐光机械耦合是通过在机械谐振器上方放置一根镀铱的单模光纤来引入的。机械谐振器和涂层光纤之间的电容引起光机械耦合，这可以通过改变光纤-谐振器距离来控制。我们研究了辐射压力引起的自激振荡作为微波驱动参数（频率和功率）的函数。极限环和稳态行为之间的间歇性观察与蓝色失谐的驱动频率。实验结果是占一个模型，该模型考虑到达芬类非线性的微波腔。一个稳定性分析揭示了一个亚临界的Hopf分岔附近的区域，观察到的不稳定性。
2014-05-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dueling Dynamical Backaction in a Cryogenic Optomechanical Cavity
动态反作用已被证明是腔光学力学中的通用工具，允许使用受限的光学光子精确操纵机械谐振器的运动。在这项工作中，我们提出了测量的硅回音壁模式的光机械腔，其中反作用源于相对的辐射压力和光热力，与前者支配的光机械弹簧效应和后者管理的光机械阻尼。在足够高的光输入功率，我们表明，光热力驱动的机械谐振器进入自振荡的泵浦光束失谐到较低的频率侧的光学谐振，相反，人们会期望一个辐射压力为主的optomechanical设备。使用一个完全非线性模型，我们适合的滞后响应的光机腔提取其属性，表明这种非边带分辨设备存在的制度，光热阻尼可以用来冷却其运动的量子基态。
2019-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Highly efficient coupling from an optical fiber to a nanoscale silicon optomechanical cavity
我们展示了从光纤到硅光子晶体光机械腔的高效光耦合。光纤-腔耦合采用紧凑型（L ~ 25 μ m）中间绝热耦合器。光学耦合是光刻控制的、宽带的、对光纤未对准相对不敏感的，并且原则上允许光从光纤传输到折射率大于光纤的折射率的任何光子芯片。在这里，我们展示了单侧腔耦合与总光纤腔光功率耦合效率为85%。
2013-10-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A Quantum Optomechanical Transistor Based on a Cavity-Optomechanical System
理论上提出了一种基于腔光机械系统的全光控量子光机械晶体管的实现方案，其中腔光子与输入信号光子发生干涉，而泵浦场控制信号光的透射谱。理论分析表明，这种量子光机械晶体管可以通过打开或关闭泵浦激光来打开或关闭，这分别对应于信号激光的放大或衰减。结果进一步表明，随着泵浦功率的增加，输出信号增益突然增大。本文提出的方案将为全光逻辑电路和量子中继器等重要应用铺平道路。
2015-08-22 quant-ph
Gain-tunable optomechanical cooling in a laser cavity
本文研究了含有光学增益介质的腔-光机系统中腔镜的光学冷却。我们发现，在阈值以上，非相干泵浦激光的光学阻尼率是非常小的。然而，在存在外部相干驱动的情况下，相对于无源腔的光学阻尼率，光学阻尼率可以显著增强。我们表明，强度的非相干泵提供了一个管道，以调整阻尼率和最低可达到的声子数与相同的辐射压力，后者可以降低从被动腔，如果热的贡献是不可忽略的。我们还表明，该系统可以经历一个过渡，从弱光机耦合制度的强光机耦合制度作为非相干泵浦强度的变化。
2013-03-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Phase-dependent double optomechanically induced transparency in a hybrid optomechanical cavity system with coherently mechanical driving
提出了一种在光机械混合腔系统中产生可调谐双重光机械诱导透明（OMIT）的方案，其中光机械腔的机械谐振器耦合到附加的机械谐振器，附加的机械谐振器可以由弱的外部相干机械驱动场驱动。研究表明，外加机械驱动场的强度和相位都可以控制探测场的传播，包括改变透射谱曲线的双窗口到单窗口。我们的研究还提供了一种有效的方法来产生一个强度可控的窄带透射光谱，与探测场调制从过度不透明显着放大。
2018-12-14 quant-ph
Cavity Mode Frequencies and Strong Optomechanical Coupling in Two-Membrane Cavity Optomechanics
研究了含有两个振动介质膜的法布里-珀罗腔的腔模频率。我们推导出的模式共振方程，并提供近似的解析解，他们作为一个函数的膜的位置，这作为一个很好的近似时，两个膜的相对位置和质心位置远小于腔长。利用这些解析解，人们发现，当两个膜被放置得非常靠近由它们形成的内腔的谐振时，在高反射膜的极限中可以实现膜相对运动的极大的光机械耦合。我们还研究了系统的腔精细度，并验证了在大耦合的条件下，它不会受到两个膜的存在的明显影响。光机械耦合和腔衰减率之间的比率的可实现的大值，$g/κ$，使该双膜系统的最简单的有前途的平台，用于实现腔光机械在强耦合制度。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
The effect of oscillator and dipole-dipole interaction on multiple optomechanically induced transparency in cavity optomechanical system
本文从理论上研究了在强抽运场和弱探测场作用于第N腔的情况下，在N腔光机械系统中，掺杂一对里德伯原子的光机械诱导透明（OMIT）现象.当N个谐振腔分别与N个机械振子耦合时，在输出光场中可以观察到2N-1（N<10）个OMIT窗口。但是，机械振子与不同的奇偶标记腔耦合会导致OMIT的不同效应。另一方面，如果两个里德伯原子与腔场耦合，则会出现两个额外的透明窗口（额外共振）。随着DDI的增加，额外共振向右移动，并且左额外共振的移动速度慢于右额外共振。在此过程中，Fano谐振也出现在输出场。
2018-12-05 quant-ph
Synchronization in an Optomechanical Cavity
研究了光纤上光机械腔中的自激振荡。当注入腔中的光功率被周期性调制时，观察到同步。基于Fokker-Planck方程的理论分析评估了自振荡机械谐振器的预期相空间分布（PSD）。采用层析成像技术从测量的反射光功率中提取PSD。时间分辨的状态层析成像测量进行研究的相位扩散和相位锁定的SEO。实验确定了同步发生的失谐区域，并将结果与理论预测进行了比较。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Detecting macroscopic quantum coherence with a cavity optomechanical system
近年来，量子相干性的严格资源框架已经建立，并引起了广泛的兴趣。在这里，我们表明，量子腔光机系统，作为一个新兴的平台，可以表现出一定的量子相干性在宏观尺度上。我们还发现，总的光机相干性与光机相干性之和之差正好等于它们的互信息。受光机纠缠探测的启发，提出了一种实验上可行的探测光机相干性的方案。
2016-10-20 quant-ph
Steady-state mechanical squeezing in a double-cavity optomechanical system
研究了机械谐振腔与其中一个耦合腔相互作用，另一个耦合腔作为辅助腔的双腔光机系统的物理特性。该模型可望在获得强光机耦合强度的同时克服光机腔衰减。通过辅助腔的相干干涉，可以在高分辨边带区产生机械谐振腔的稳态压缩。数值模拟和理论分析的机械位移求积的稳态方差的方案的有效性进行了评估。该方案为超越可分辨边带极限的机械压缩提供了一个平台，并解决了目前实验上的局限性。
2016-05-03 quant-ph
Thermodynamic cycle in a cavity optomechanical system
一个腔光机械系统是由腔场的辐射压力启动到充当量子谐振器的镜元件上。这种辐射压力在一定程度上可以控制反射镜的热力学特性，如冷却其有效温度。在这里，我们表明，通过适当地设计与量子系统相互作用的热浴的光谱密度，可以有效地打开和关闭量子系统的演化。在腔光学机械系统内，当热浴由镜的多模振荡器建模实现时，这种开-关效应转化为将热能注入或提取出腔场，从而促进四冲程热力学循环。
2014-02-16 quant-ph
Optomechanically induced transparency in multi-cavity optomechanical system with and without one two-level atom
本文分析研究了第\textit{N}腔由泵浦光、探测光驱动，第\textit{1}腔与机械振子耦合的$N$-腔系统中的光机械诱导透明（OMIT）。我们还考虑了一个原子可以被囚禁在\textit{i}型腔中。而不是仅仅说明在这样的系统中的OMIT，我们感兴趣的是如何影响的OMIT窗口的数量的腔和原子，以及原子可以在不同的腔中发挥什么作用。在分辨边带区，我们发现，腔的数目精确地决定了OMIT窗口的最大数目。有趣的是，当二能级原子被囚禁在偶标腔中时，（奇数$N$）或倾斜（偶数$N$）分裂并形成额外的OMIT窗口，但如果原子被困在奇数标记的腔中，中心吸收峰（奇数$N$）或下降（偶数$N$）仅被加宽，并且因此改变了OMIT窗口的宽度，而不是引起额外的窗口。
2016-06-19 quant-ph
Einstein-Podolsky-Rosen steering of quantum phases in a cavity Bose-Einstein condensate with a single impurity
研究了由腔玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）产生的广义Dicke模型（GDM）中量子相位的EPR操纵性质.结果表明，GDM的正常相和超辐射相具有丰富的EPR可操纵性。在正常相，存在从腔场（凝聚原子）到凝聚原子（腔场）的单向EPR转向。在超辐射阶段，腔场和凝聚态原子的EPR操纵既有单向的也有双向的。研究发现，单个杂质可以作为EPR操纵的单原子开关，通过开关杂质-BEC耦合，控制单向EPR操纵的操纵方向以及单向和双向EPR操纵之间的转换.证明了EPR操纵参数在量子相变（QPT）临界点的突变可以见证QPT的发生。我们的结果为通过微观杂质原子操纵宏观EPR转向和观察GDM中正常相和超辐射相之间的QPT开辟了一条新的途径。
2022-05-27 quant-ph
Single photon reflection and transmission in optomechanical system
腔光机系统正迅速接近单光子辐射压使运动镜位移的状态。本文研究了腔场受外场驱动的腔光机系统。在镜腔耦合较弱的情况下，解析计算了腔场的反射率和透射率，讨论了镜腔耦合对反射率和透射率的影响。
2013-04-22 quant-ph
Review of cavity optomechanical cooling
宏观力学系统的量子操纵在基础物理学和从高精度计量到量子信息处理的应用中都有很大的兴趣。一个关键的目标是将机械系统冷却到它的量子基态。本文重点介绍了利用腔增强光场与机械运动相互作用来降低热噪声的腔光机冷却技术。近年来在这一领域的理论和实验研究取得了显著的进展，在制备介观力学系统的运动量子基态方面取得了重大进展。本文首先介绍了腔光机冷却的量子理论，包括量子噪声方法和协方差方法，然后介绍了最新的实验进展。最后，新的冷却方法进行了讨论沿强耦合制度和冷却超出解决边带限制的方向。
2014-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
High frequency torsional motion transduction using optomechanical coupled oscillators
使用光来测量物体的运动是操作探测力和场的机械传感器的核心。腔光学机械系统将机械谐振器嵌入光学谐振器内。这提高了光学机械测量的灵敏度，但前提是机械谐振器不破坏光学腔的特性。例如，由光学吸收材料制成的谐振器或其几何形状不具有合适的空间对称性的谐振器的腔光学机械检测是具有挑战性的。在这里，我们展示了一个系统，克服了在测量纳米盘的高频扭转运动的挑战，通过将它们转换为振动的光子晶体腔。然后，腔的光机械读出使得能够以灵敏度$5.1\times 10^{-21}-1.2\times 10^{-19}\,\text{Nm}/\sqrt{\text{Hz}}$对5- 800 MHz的机械频率范围测量纳米盘的扭转共振。纳米盘可以配备磁性纳米结构或超表面，而不会影响腔体的光学特性，使该系统适用于扭矩磁力测量和结构光传感。
2022-11-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum limited measurements with lossy optical cavity enabled by dissipative optomechanical coupling
我们分析了一个腔光学机械装置，其中振荡器的位置调制光损耗。我们表明，在这样的设置量子有限位置测量可以进行，如果外腔耦合率匹配的光损耗率，一个条件称为“临界耦合”。此外，在这种条件下，该装置表现出许多潜在的好处，实际操作，包括完全没有动态反作用，因此光机械不稳定性，并拒绝经典的激光噪声和热波动的腔频率从测量记录。我们提出了两种实现方案：一种是基于信号回收的迈克尔逊型干涉仪，另一种是基于法布里-珀罗腔中的倾斜膜。
2019-03-26 quant-ph
Chaotic synchronization of two optical cavity modes in optomechanical systems
微谐振器运动的同步问题引起了人们的广泛关注。在这里，我们提出的理论方法来同步的两个光学腔模式的混沌运动的光学机械系统中，其中一个光学模式被强烈驱动到混沌运动，并耦合到另一个弱驱动的光学模式介导的机械谐振器。在这些光机系统中，我们可以从不同的初始状态开始，获得混沌运动中的光腔模式的完全同步和相位同步。我们发现在两个相同的腔模中可以实现混沌的完全同步。在强耦合小失谐区域，我们还实现了两个不同腔模之间混沌的相位同步。
2018-02-09 quant-ph
Wavelength transduction from a 3D microwave cavity to telecom using piezoelectric optomechanical crystals
微波到光的转换作为电光机械系统的一个里程碑式的应用，已经引起了腔光机械界的极大兴趣。在这封信中，我们展示了一种新的换能器，结合了高频机械运动和微波腔的第一次。该系统由一个三维微波谐振腔和一个砷化镓光机械晶体组成，该晶体被放置在微波电场最大值处。这允许微波腔通过压电效应在光机械晶体中致动千兆赫频率机械呼吸模式，然后使用电信光模式读出该模式。砷化镓光机械晶体是一个很好的候选人低噪声微波到电信转换，因为它已经预先冷却到机械基态在稀释制冷机。此外，3D微波腔架构可以自然地扩展到耦合到超导量子比特并创建混合量子系统。
2020-04-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Optomechanical sideband cooling of a thin membrane within a cavity
我们提出了一个实验研究的动态反作用冷却的基本振动模式的薄的非透明膜放置在一个高精细光学腔。我们研究了辐射压力相互作用如何改变振动模式的力学响应，实验结果与耦合动力学的朗之万方程描述一致。实验是在解析边带机制中进行的，我们观察到冷却因子为350。我们还观察到与腔模频率相对于有效膜位置的扩展中的二次项相关的机械频移，这在其他腔光机设备中通常可以忽略不计。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
One-step generation of high-quality squeezed and EPR states in cavity QED
研究了在腔量子电动力学（QED）中，通过单个三能级原子与两个（一个）腔模的相互作用，如何产生双线性（二次）哈密顿量。利用这个方案，可以产生单模介观压缩叠加，双模纠缠和双模压缩真空态（如原始EPR态），而不需要拉姆齐区和外部参数放大。在目前可行的实验参数下，压缩度可达99%，耗散机制引起的误差几乎可以忽略不计。
2006-02-17 quant-ph
Optimal state estimation for cavity optomechanical systems
我们证明了最佳状态估计腔光机系统通过卡尔曼滤波。考虑到非平凡的实验噪声源，如彩色激光噪声和寄生的机械模式，我们实现了一个现实的状态空间模型。这允许我们获得条件系统状态，即，以先前的测量为条件，具有最小的最小二乘估计误差。我们应用这种方法来估计的机械状态，以及光机的相关性在弱和强耦合制度。卡尔曼滤波器的应用是实现腔光学机械系统的实时最佳（经典和量子）控制的重要下一步。
2015-06-10 quant-ph
A rotational-cavity optomechanical system with two revolving cavity mirrors: optical response and fast-slow light mechanism
研究了由两个机械旋转镜组成的拉盖尔-高斯腔光机系统的光学行为。我们探讨了各种物理参数对系统的双重光机诱导透明（OMIT）的影响，并提供了详细的物理机制的解释。我们表明，动量是不是目前的双OMIT现象的原因，相反，它是从光场和旋转镜之间的轨道角动量的结果。此外，双OMIT是简单地使用一个拉盖尔-高斯腔光学机械系统，而不是通过集成许多子系统或添加原子介质在早期的研究。我们还研究了快光和慢光在这个系统中的影响。最后，我们证明了通过调节角动量可以实现超快光和超慢光的切换，这是一种新的调节快慢光的光源。
2023-01-17 quant-ph
Optomechanical entanglement between a movable mirror and a cavity field
我们展示了如何利用辐射压力在光腔场模和宏观振动镜之间产生稳态纠缠。我们还展示了如何产生的光机纠缠可以量化，我们提出了一个实验读出方案，充分表征纠缠态。令人惊讶的是，这种光机纠缠显示出持久的环境温度高于20 K，使用国家的最先进的实验参数。
2006-12-07 quant-ph
Cavity optomechanics with arrays of thick dielectric membranes
由结构化柔性微透镜构成的光机阵列是研究量子和多体光机现象的一个很有前途的系统。我们推广调查的光学机械性能的周期性阵列的一维散射体在光学谐振器的振动膜的情况下，其厚度不一定是小的相对于感兴趣的光波长。本文用解析和数值方法研究了阵列的光透射谱及其与线性法布里-珀罗腔场的光机耦合。
2016-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Negative effective mass, optical multistability and Fano line-shape control via mode tunneling in double cavity optomechanical system
本文从理论上研究了一个固定镜和两个谐波束缚镜组成的双腔光机系统的光学和力学特性。我们证明了该系统中的机械镜具有负有效质量的可能性。工作在强耦合和解决边带制度，我们表明，在一定的约束下，中间的谐振腔的位移是多稳态的。我们还指出存在的光机械诱导吸收（OMIA）和Fano共振。由于有效质量为负，我们的方案可用于量子光机械超材料的研究。
2018-09-15 quant-ph
Real-time emission spectrum of a hybrid atom-optomechanical cavity
从理论上研究了耦合到光机械腔中的二能级原子的实时发射光谱。利用量子轨道方法，我们得到了这个混合系统中的单光子含时光谱，其中研究了强原子-腔耦合和强光机相互作用的影响。我们发现修饰态图像可以通过预测精确的峰位置以及相对峰高来解释光谱。在我们的分析中，我们还考虑了机械损耗（在弱机械阻尼极限下）和通过二能级发射体的自发发射引起的单光子损耗的影响。
2015-04-02 quant-ph
Cascaded optical transparency in multimode-cavity optomechanical systems
电磁感应透明在许多物理学科中具有重要的理论和实验意义，如原子物理学、量子光学和最近的腔光学力学。光延迟是电磁感应透明最显著的特征，而在腔光力学中，光延迟受边带分辨机械模的机械耗散率的限制。在这里，我们演示了一个级联的光学透明方案，通过利用参量声子-声子耦合在多模光学机械系统，其中低阻尼机械模式在未分辨边带制度耦合到一个中间，高频机械模式在光学腔的分辨边带制度。扩展的光延迟和更高的传输，以及光学进步的表现。这些结果为实现超长光延迟提供了一条途径，标志着向集成经典和量子信息存储器件迈出了重要一步。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamic entanglement transfer in a double-cavity optomechanical system
本文从理论上研究了双腔系统，其中机械谐振器梁通过辐射压力与两侧的两个腔模耦合。腔之间经由谐振器的间接耦合建立了两个腔与公共谐振器之间的光机械纠缠的相关性。这种关联引发了从腔内光子-声子纠缠到腔间光子-光子纠缠的纠缠转移。使用数值解，我们显示了两个不同的制度的光机系统，其中间接纠缠要么建立并最终饱和或经历了死亡和复苏的周期，经过一段时间后，启动的左，右腔模式的合作运动。
2015-05-23 quant-ph
Perfect Optical Nonreciprocity in a Double-Cavity Optomechanical System
非互易器件是构建量子网络必不可少的器件，在现代通信技术中无处不在。本文利用光机相互作用和线耦合相互作用实现了双腔光机系统中的光非互易传输。该方案依赖于两个相互作用之间的干扰。导出了系统实现理想光学非互易性的必要条件，并分析了光学非互易传输特性和机械模输出光场特性。这些结果可用于控制量子信息处理中的光传输。
2019-09-11 quant-ph
Singe-photon multi-ports router based on the coupled cavity optomechanical system
提出了一种利用光机械腔与波导耦合实现单光子多端口路由器的方案。结果表明，耦合的两个光机械腔可以产生光子阻塞效应，这是由三模相互作用的干涉产生的。计算了单光子沿系统的传播。结果表明，在多端口系统中，由于辐射压力的作用，单光子可以被控制，这对构建量子网络是有益的。
2016-10-18 quant-ph
Theory of noiseless phase-mixing amplification in a cavity optomechanical system
量子力学对放大的极限的研究，无论从基础层面还是从潜在应用的角度来看，都是一个重要的课题。我们在这里提出了一种新的设置的光机械放大器，由一个机械谐振器分散耦合到一个光机械腔周围的机械边带不对称驱动。我们表明，在一般的理由，本放大器工作在一个新的制度-我们在这里称之为相位混合放大。同时，对于适当的参数选择，这里提出的放大器作为相敏放大器操作。此外，我们表明，这两种配置允许放大低于标准的量子限制在一个参数范围内兼容的微波电路光力学的当前实验。
2016-10-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
$\mathcal{PT}$-symmetry-breaking enhanced cavity optomechanical magnetometry
提出了一种$\mathcal{PT}$ -破障增强型腔光机磁强计，它是通过监测增益腔辅助腔光机系统（COMS）中非线性四波混频（FWM）过程的强度变化来实现的。与传统的单损耗COMS相比，当增益腔辅助COMS工作在$\mathcal{PT}$破缺阶段时，四波混频强度可提高两个数量级。同时，磁场传感的灵敏度可以从$10^{-9}$ T提高到$10^{-11}$ T。这是由于在$\mathcal{PT}$ -破缺阶段可以有效地改变损耗腔的有效失谐量和衰减。我们的工作表明，在$\mathcal{PT}$ -破介COMS中可以实现超高灵敏度的磁强计，在量子传感领域具有广泛的应用前景。
2020-03-17 quant-ph
Simulating Z_2 topological insulators via a one-dimensional cavity optomechanical cells array
提出了一种利用一维腔光机械单元阵列模拟Z_2拓扑绝缘体的新方案。利用对角化和降维的方法，实现了一维腔光机单元阵列与二维量子自旋霍尔（QSH）系统的直接映射。我们表明，本模型的拓扑特征可以捕获使用一个一维广义哈珀方程与附加的SU（2）规范结构。有趣的是，扫描附加周期参数后，可以自然地导出有效光子-声子玻色子的自旋抽运，这意味着我们可以实现不同QSH边缘态之间的跃迁。
2018-11-15 quant-ph
Atom-driven multistability in an optomechanical cavity under broken PT-symmetry
法布里-珀罗腔中的光场在原子介质作为经典电介质填充到腔中时，或者当腔变成光机械的，其中一个反射端变得可移动时，将表现出多稳态。在这两种情况下，外部激光器对于驱动腔模式离开零平衡态是必不可少的。本文研究了充原子光机械腔的平衡态，其中原子被看作是一个集体的二能级系统，同时也是一个代替驱动激光器作用的有源元件。当原子系综是有损耗的时，多稳定性被发现，复杂的原子-光子耦合破坏了系统哈密顿量的\mathcal{PT}对称性，并以周期模式与原子的腔模和集体玻色子模的频率和线宽相匹配.我们给出了原子模与腔模之间的输入-输出滞后循环，以说明原子取代腔外激光器的驱动作用。
2015-12-07 quant-ph
Electromagnetially-induced-transparency-like ground-state cooling in a double-cavity optomechanical system
我们建议通过一个电磁感应透明（EIT）的双腔光学机械系统中的冷却机制，其中一个额外的腔耦合到标准光学机械系统中的原始一个机械谐振器接近其基态。通过选择最佳的参数，使得机械谐振器的冷却过程对应于光学涨落谱的最大值，而加热过程对应于光学涨落谱的最小值，可以使机械谐振器的最终平均声子数小于没有附加腔时的平均声子数。我们表明，机械谐振器可以冷却到接近其基态，通过这样的EIT冷却机制，即使原来解决的边带条件不满足在没有额外的腔。
2014-07-19 quant-ph
Cavity quantum optomechanical nonlinearities and position measurement beyond the breakdown of the linearized approximation
本文提出一种非线性腔量子光力学理论框架，利用光学广义dyne检测获取机械位置信息，实现了超越线性化近似崩溃的位置测量，将推动量子计量与控制等领域发展。
2023-08-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single Photon Generation in a Cavity Optomechanical System induced by a Nonlinear Photonic Crystal
提出了一种在弱驱动非线性光子晶体混合腔光机系统中实现单光子封锁的新方案。即使当单光子光机械耦合强度小于光模衰减率时，也能实现亚泊松统计。该方案放宽了光机系统中光子封锁对强耦合的要求。结果表明，在通信波长处可以产生光子阻塞。
2017-06-08 physics.optics quant-ph
Microwave-controlled optical double optomechanically induced transparency in a hybrid piezo-optomechanical cavity system
提出了一种在压电-光机械混合腔系统中产生微波控制的光学双光机械诱导透明（OMIT）的方案，该方案将压电光机械晶体AlN-纳米梁谐振器置于超导微波腔中，AlN-纳米梁谐振器可以同时被通过辐射压力产生的光场和通过压电相互作用产生的微波场驱动.结果表明，在强泵浦光场通过光波导作用于光机晶体谐振腔，强激励微波场作用于超导微波谐振腔的情况下，在弱输出探测场中可以观察到双OMIT窗口。其机理是该系统可形成N型四能级系统，当相应能级上施加两个驱动场和一个探测场时，在不同能级通道间的量子干涉作用下，三阶非线性吸收被相长量子干涉增强，而线性吸收被相消量子干涉抑制，结果，产生双OMIT窗口。我们的方案可用于实现固态量子系统中的高速光开关、高分辨率光谱学、相干布居数俘获或量子信息处理。
2018-07-03 quant-ph
