Reading, writing and squeezing the entangled states of two nanomechanical resonators coupled to a SQUID
我们研究了一个系统的两个纳米机械谐振器嵌入在一个直流SQUID。我们表明，电感耦合谐振器可以被视为两个纠缠的量子存储器元件的状态，可以读取，或写上采用SQUID作为位移检测器或开关额外的外部磁场，分别。本文提出了一种压缩谐振腔偶模态的方案，从而降低了SQUID中磁通量测量的噪声。最后利用量子主方程分析了耗散对压缩的影响，并定性地给出了弱阻尼区和强阻尼区的不同表现。我们的预测可以用目前的实验能力来检验。
2013-02-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Properties of a Nanomechanical Oscillator
我们利用纳米力学振子振幅的压缩效应研究了纳米力学振子的量子特性。静态纵向压缩力$F_0$接近欧拉屈曲不稳定性的临界值，导致哈密顿量中的非谐项，因此纳米机械振荡器的压缩特性将从$H= a^†a+β(a^†+a)^4/4$形式的哈密顿量获得。这个哈密顿量没有精确解，不像以前在量子光学中用来研究压缩的其他已知的非线性相互作用模型，如$a^{†2}a^2$、$(a^†a)^2$和$a^{\dag4}+a^4-(a^{\dag2}a^2+a^2a^{\dag2})$。在这里，我们数值求解薛定谔方程，并表明同相正交得到压缩的基态和相干态。可以通过使$F_0$接近或远离临界值$F_c$来控制挤压。进一步研究了横向驱动力对纳米力学振子压缩效应的影响。
2007-02-05 cond-mat.other quant-ph
Nanomechanical squeezing with detection via a microwave cavity
我们研究了一种参数驱动的纳米机械谐振器电容耦合到微波腔。如果纳米谐振器可以被冷却到接近其量子基态，则纳米谐振器运动的正交的量子压缩变得可行。我们考虑了绝热极限，其中腔模式从属于纳米谐振器模式。通过在腔体的红失谐边带上驱动腔体，压缩可以在腔体谐振处耦合到微波场中。红失谐边带驱动也与基态冷却的目标兼容。输出微波场的压缩可以使用类似于用于推断由约瑟夫森参量放大器产生的场的压缩的技术来推断，并且随后，可以推断纳米谐振器运动的压缩。我们计算了输出场微波压缩谱，并将其与纳米谐振器运动的压缩相关，无论是在零温度还是有限温度。在蓝色失谐边带上以及在蓝色和红色边带上驱动腔也被认为是在相同的形式主义内。
2008-09-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Squeezing of a nanomechanical resonator by quantum nondemolition measurement and feedback
我们分析了由量子点接触或单电子晶体管周期性测量位置所产生的纳米谐振器状态的压缩。压缩机制是将频闪量子非破坏测量推广到弱耦合探测器连续测量的情形。考虑到检测器效率和纳米谐振器品质因数，计算了测量的谐波和频闪调制的压缩幅度。我们还分析了量子反馈的操作，它可以防止由于测量反作用引起的波包中心的波动。压缩态的验证可以用与其制备过程几乎相同的方法进行，类似的过程也可以用于灵敏度超过标准量子极限的力检测。
2004-11-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong squeezing and robust entanglement in cavity electromechanics
我们研究了机电系统中的非线性效应，该系统由耦合到传输线谐振器的超导电荷量子比特和耦合到另一个传输线谐振器的纳米机械振荡器组成。超导量子比特引起的非线性和光-机耦合在产生光-机纠缠和压缩传输微波场方面起着重要作用。我们发现，在适度的热退相干的机械模式的存在下，可以实现强压缩的微波场和强大的光机纠缠。我们还讨论了超导量子比特与纳米机械振荡器的耦合对平均光子数双稳行为的影响。
2014-01-31 quant-ph
Quantum squeezing of a levitated nanomechanical oscillator
通过快速改变振荡频率，实验实现了悬浮纳米粒子运动的量子压缩，速度方差降至基态的-4.9 dB，为宏观量子力学研究提供了平台。
2025-04-24 physics.optics quant-ph
Nanomechanical sensor resolving impulsive forces below its zero-point fluctuations
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Università di Padova（帕多瓦大学）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；TU Delft（代尔夫特理工大学）
该研究利用光学悬浮纳米颗粒，通过相干放大扰动，实现了分辨低于零点波动的冲击力，展示了单个冲击力的高灵敏度测量。
2026-01-27 quant-ph
Optomechanical circuits for nanomechanical continuous variable quantum state processing
我们提出并分析了一种纳米机械架构，其中光用于在一组许多振动模式上执行线性量子操作。适当的振幅调制的单个激光束被示出产生压缩，纠缠，和状态之间的转移模式，根据其机械振荡频率被选择。目前基于光子晶体的光机器件为实现这一方案提供了平台。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measurement-based preparation of non-Markovian and multimode mechanical states
纳米机械谐振器是未来量子技术（如量子力传感器和接口）以及宏观量子物理研究的关键工具。制备室温非经典态的能力是一个重大的挑战。在这里，我们将探讨如何使用基于测量的状态调节来实现这一目标。我们证明了有条件冷却的纳米机械谐振器，具有非马尔可夫消相干，并从理论上表明，非马尔可夫性使量子压缩显着更容易实现。我们进一步表明，集体测量的多个谐振器模式，提高状态准备的质量。这使我们能够实现集体热机械压缩，在实验中，超越了有效性的光波近似。我们的模型表明，非马尔可夫性和多模条件都可以使室温量子压缩与现有技术。总之，我们的研究结果为实现室温量子纳米机械器件及其在量子技术和基础科学中的应用铺平了道路。
2021-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nanomechanical State Amplifier Based on Optical Inverted Pendulum
本研究提出基于光学悬浮纳米粒子的三步纳米力学态放大方案，通过切换囚禁势实现相空间变量的放大与互补变量压缩，实验验证了位置放大与噪声压缩效果，可提升力传感性能。
2025-09-04 physics.optics quant-ph
Analogue of Cavity QED for Coupling between Spin and Nanomechanical Resonator
我们描述了一个腔QED模拟的自旋和纳米机械谐振器与磁尖的耦合系统。对于量子化纳米机械谐振器，用于该耦合系统的自旋玻色子模型可以指Jaynes-Cummings（JC）或反JC模型。这些观测结果预示了一些量子光学现象，如纳米机械谐振器在准经典态下制备时的单振荡模式中的压缩和“振荡-复苏”。通过调制RF磁场的相位，可以在JC和反JC模型之间切换系统，这为单自旋的检测提供了潜在的协议。还分析了阻尼机理。
2006-03-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measuring nanomechanical motion with an imprecision far below the standard quantum limit
我们展示了一种基于腔增强光学近场的纳米机械运动换能器，其能够实现低于标准量子极限（SQL）10 dB以上的散粒噪声限制的不精确度。由于基频波动而产生的残余背景允许在室温下（对应于绝对单位为600 am/Hz^（1/2））的SQL以下3 dB的总不精确度，并且已知对于中等低温温度降低到可忽略的值。该传感器深入工作在量子反作用主导的制度，探索量子反作用，测量诱导的压缩和访问子SQL灵敏度使用反作用规避技术的先决条件。
2010-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
State preparation and tomography of a nanomechanical resonator with fast light pulses
脉冲光机械测量能够实现压缩、非经典状态创建和无反作用感测。我们展示了一个低温纳米机械谐振器的脉冲测量与记录精度接近量子制度。我们用这些来制备热压缩和纯化的条件力学状态，并进行全状态断层扫描。这些演示利用纳米光子腔中的大光子-声子耦合，以达到9倍于机械零点振幅$x_\mathrm{zpf}$的单脉冲不精确度。我们研究了其他机械模式的影响，限制条件状态宽度为58 $x_\mathrm{zpf}$，并显示如何退相干导致的状态增长的时间。
2018-12-23 physics.optics quant-ph
Parametric coupling between macroscopic quantum resonators
宏观量子谐振器模式之间的时间相关线性耦合产生参量放大（也称为“压缩操作”）和分束器操作两者，类似于量子光学系统。这些操作，如果应用得当，可以鲁棒地产生纠缠和压缩的量子谐振腔模式。在这里，我们提出了这样的纳米机械谐振器和超导电谐振器之间的耦合方案，使用施加的微波电压，以及两个超导集总元件电谐振器之间使用射频。SQUID介导的可调谐耦合器。通过计算部分转置的密度矩阵的对数负性，我们定量地研究了有限温度下产生的纠缠。我们还表明，表征后的量子操作的纳米机械谐振器状态可以通过检测电谐振器实现。因此，电谐振器模式之一可以作为探针来测量耦合系统的纠缠度和另一谐振器模式的压缩程度。
2008-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimizing mechanical entanglement using squeezing and parametric amplification
本研究提出一种光力学系统方案，借助腔内压缩与压缩库场的量子态转移优化纳米机械谐振器纠缠，明确多参数对纠缠的影响，为量子传感与信息处理应用提供可行路径。
2025-06-18 quant-ph
Mass Detection with Nonlinear Nanomechanical Resonator
纳米机械谐振器具有小质量、高谐振频率和低阻尼率，被广泛用作质量检测器。我们研究这样的检测器的性能时，谐振器被驱动到一个区域的非线性振荡。我们从理论上预测，在这个区域的系统作为一个相敏机械放大器。当零差检测用于读出时，可以利用这种行为来实现输出信号中的噪声压缩。我们发现，在这个区域中的设备的质量灵敏度可能超过上限时，在线性区域中操作的灵敏度由热机械噪声。另一方面，我们表明，高质量的灵敏度是伴随着系统的响应的质量变化的放缓。
2006-07-05 cond-mat.mes-hall nlin.SI quant-ph
Near-field cavity optomechanics with nanomechanical oscillators
腔增强的辐射压力之间的光学和机械自由度的耦合允许量子限制的位置测量，并引起动态反作用，使放大和冷却的机械运动。在这里，我们展示了纯粹的色散耦合的高Q纳米机械振荡器的超高精细度光学微谐振器通过其倏逝场，扩展腔光学机械纳米机械振荡器。动态的反作用介导的光偶极力的观察，导致激光般的相干nanomechanical振荡仅仅是由于辐射压力。此外，实现了亚fm/Hz^（1/2）位移灵敏度，测量不精确度等于标准量子极限（SQL），这与纳米机械振荡器的零点波动一致。在SQL和纳米机械振荡器的辐射压力动态反作用的不精确性的实现可能不仅对检测机械系统中的量子现象有影响，而且对各种其他精密实验也有影响。由于近场耦合方法的灵活性，它可以很容易地扩展到一组不同的纳米机械振荡器，特别是提供了一条路线的实验辐射压力量子反作用在室温下占主导地位，使有质动力压缩或QND测量。
2009-09-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heralded Control of Mechanical motion by Single Spins
我们提出了一种方法来实现高度控制的纳米机械振荡器耦合其机械运动的单自旋。通过单独操纵自旋并测量其量子态，即使对于弱的自旋-振子耦合，也预示着振子的冷却或压缩。我们分析表明，振荡器的渐近行为是由一个自旋诱导的热过滤功能，其重叠的初始热分布的振荡器确定其冷却，加热或压缩。与直觉相反，冷却速率依赖于振荡器的瞬时热占用，即使对于高的初始温度和阻尼率，也呈现鲁棒的冷却或挤压。我们进一步估计所提出的方案可以用来控制薄金刚石悬臂梁的运动，在低温下将其耦合到其缺陷中心。
2016-05-22 quant-ph
Laser cooling of a nanomechanical oscillator to the zero-point energy
在良好分辨的边带制度的光机腔是理想的适合于无数的量子现象的研究与力学系统，包括反作用规避测量，机械压缩，和非经典状态的产生。对于这些实验，机械振荡器应准备在其基态;剩余运动超过零点运动必须可以忽略不计。机械运动的必要冷却可以通过选择性地驱动反斯托克斯光机械转变使用腔中的光的辐射压力来实现。然而，迄今为止，激光吸收加热的光学系统远远进入解析边带制度，禁止强驱动。对于深层的地面状态冷却，以前的研究，因此采取被动冷却稀释制冷机。在这里，我们采用了高度侧边分辨硅光机械晶体在$^3$他缓冲气体环境中的$\sim 2\text{K}$演示激光边带冷却到平均热占用的$0.09_{-0.01}^{+0.02}$量子（自校准使用运动边带不对称性），这是$-7.4\text{dB}$的振荡器的零点能量，并对应于92%的基态概率。通过激光冷却实现如此低的占有率，为光学领域的广泛量子光学力学实验打开了大门。
2019-12-25 quant-ph
Strong mechanical squeezing in a microcavity with double quantum wells
本研究在双量子阱微腔混合系统中，通过双色光泵浦实现机械谐振器的强压缩，超越边带极限，并验证其对热涨落的鲁棒性。
2024-03-19 quant-ph
Suppression of Stokes scattering and improved optomechanical cooling with squeezed light
我们发展了一个压缩输入光场的光机冷却理论。我们表明，斯托克斯加热跃迁可以抑制\emph{fully}时，驱动场被压缩低于真空噪声水平在适当选择的压缩相位和有限的压缩量。因此，对激光冷却的量子反作用极限可以降低到零，并且所得到的最终温度然后仅由热声子数与光机械协同性参数之间的比率确定，而与腔线宽和机械频率的实际值无关。因此，用压缩输入场驱动允许制备纳米机械谐振器，即使具有低谐振频率，在它们的量子基态中具有非常接近1的保真度。
2016-11-14 quant-ph
Probing tiny motions of nanomechanical resonators: classical or quantum mechanical?
我们提出了一种光谱方法来探测纳米机械谐振器（NAMR）的微小振动，这可能会揭示经典或量子行为取决于退相干诱导环境。我们的建议是基于在超导传输线谐振器（TLR），这是{ \it间接}耦合到NAMR通过一个可控的约瑟夫森量子比特作为量子换能器的电压波动谱的检测。NAMR的经典（量子力学）振动引起量子位能级的对称（非对称）斯塔克位移，这可以通过TLR中的电压波动来测量。因此，NAMR的运动，包括它是否是量子力学的，可以通过检测TLR的电压波动谱来探测。
2006-10-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Scrambling and quantum feedback in a nanomechanical system
纠缠在系统中传播的速度有多快的问题已经引起了人们的极大兴趣。在这方面，时间外有序相关器（OTOC）是纠缠扩展过程的定量度量。特别感兴趣的是量子相关在晶格系统中的传播，{ \it例如}，旋转链。在一篇开创性的论文D. A. Roberts，D.斯坦福大学和L. Susskind，J. High Energy Phys.03，051，（2015）引入了OTOC半径的概念。OTOC的半径定义了纠缠传播所到达的前线。超过这个半径的操作员通勤。在目前的工作中，我们提出了一个模型的两个纳米力学系统耦合两个氮空位（NV）中心自旋。振荡器直接相互耦合，而NV自旋则不是。因此，NV自旋之间的相关性可以仅通过从第一NV自旋施加到第一振荡器并经由直接耦合从第一振荡器传递到第二振荡器的量子反馈而产生。因此，NV自旋之间的非零OTOC量化了量子反馈的强度。我们证明了NV自旋不能对经典非线性振子施加量子反馈。我们还讨论了固有量子的情况下，与一个线性量子谐振子间接耦合的两个自旋和验证，在经典极限的振荡器，OTOC消失。
2022-02-04 quant-ph
Kerr-magnon-assisted asymptotic stationary photon-phonon squeezing
提出混合腔磁机械系统中的Kerr磁振子辅助光子-声子压缩方案，通过有效哈密顿量与量子Langevin理论证明可获得超越稳定极限的渐近稳态压缩。
2025-01-09 quant-ph
Quantum limits on squeezing
CNRS（法国国家科学研究中心）；University of Lille（里尔大学）；Centrale Lille（里尔中央理工学院）；Univ. Polytechnique Hauts-de-France（上法兰西工业学院）；UMR 8520 IEMN（IEMN UMR 8520联合研究实验室）；Department of Science and Industry Systems, University of South-Eastern Norway（挪威东南大学科学与产业系统系）；Department of Physics, University of Oslo（奥斯陆大学物理系）
研究通过bosonic模式网络的canonical commutation relations推导出稳态限缩的下界，并展示独立参数驱动对量子噪声增益平衡的影响，提出新的判据。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
A nanomechanical resonator coupled linearly via its momentum to a quantum point contact
我们使用Born-Markov近似的主方程方法来研究纳米机电系统的对称频率电流噪声谱和振荡器稳态，其中纳米级谐振器通过其动量线性耦合到量子点接触（QPC）。我们的电流噪声谱显示出QPC电流和振荡器上的反作用力之间的量子相关性的清晰特征，在相对隧穿相位（η= -π/2）的值处，这种相关性预计将被最大化。我们还表明，振荡器的稳态服从经典的Fokker-Planck方程，但可以在动量耦合探测器浴和位置耦合环境浴的存在下经历热机械噪声压缩。此外，完整的主方程清楚地表明，一半的检测器的反作用与电子隧穿，表示偏离模型的检测器作为一个有效的浴，并建议在较低的偏置电压，更强的隧穿和/或更强的耦合有效的未来的计算可能会揭示有趣的量子效应的振荡器动力学。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamically stable two-mode squeezing in cavity optomechanics
College of Physics and Hebei Key Laboratory of Photophysics Research and Application, Hebei Normal University（河北师范大学物理学院与河北省光物理研究与应用重点实验室）
本研究提出了一种在混合三模腔力学系统中实现稳定双模压缩的方法，通过优化压缩四阶元算符在不稳定的系统状态下实现压缩，并展示了其对驱动误差和热噪声的鲁棒性。
2026-01-18 quant-ph
Quadrature readout and generation of squeezed states of a harmonic oscillator using a qubit-based indirect measurement
我们提出了一个协议，用于测量正交的谐振子（HO）。HO耦合到量子位，其中相互作用由量子位控制调制并且有效地与HO正交$I$成比例。量子位的重复测量导致正交$I$上的信息逐渐增加，从而导致压缩。我们推导出一个分析公式的正交方差，$(ΔI)^2 = 1/(1+4ϕ^2 s)$，与$ϕ$的产品的相互作用强度和相互作用时间和$s$测量的重复次数。我们讨论了该方案对退相干的鲁棒性。我们发现，这种协议可能会导致显着的压缩在一个现实的设置形成的超导磁通量子比特用于测量电或机械谐振器。
2017-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum interference of ultrastable twin optical beams
我们报告的第一个测量的量子相位差噪声的超稳定的非简并光学参量振荡器，发出双光束的经典相位锁定在准确的频率简并。测量结果说明了无损耗平衡分束器将数差压缩转换为相位差压缩的特性，从而为双光束海森堡极限干涉提供了间接证据。该实验是连续变量Hong-Ou-Mandel干涉效应的推广，是实现明亮超稳定非简并光束连续变量纠缠的一个里程碑。
2004-03-26 quant-ph
Continuous quantum non-demolition measurement of Fock states of a nanoresonator using feedback-controlled circuit QED
提出了一种通过反馈控制耦合电路QED系统实现纳米机械谐振腔Fock态量子非破坏（QND）测量的方案。库珀对盒（CPB）耦合到纳米谐振器和微波腔两者。CPB通过腔上的零差检测读出，并且反馈控制用于实现CPB的非耗散测量。这实现了间接QND测量的纳米谐振器通过二阶耦合的CPB的纳米谐振器数运算符。可以通过对导出的随机主方程进行积分或者通过对测量信号进行处理来确定福克态的声子数。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal State Preparation for Impulse Estimation in Gaussian Quantum Systems
TU Wien（维也纳工业大学）；AIT Austrian Institute of Technology（奥地利技术研究院）
本文提出基于最优控制的方法，通过利用非平衡态提高连续监测线性经典和量子系统中脉冲扰动的估计精度，通过时间依赖的系统参数优化减少估计不确定性。
2026-05-12 cs.SY eess.SY quant-ph
Detecting quantum noise of a solid-state spin ensemble with dispersive measurement
Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Department of Physics, University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校物理系）；Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics IAF（弗劳恩霍夫应用固体物理研究所）
本研究提出利用色散测量技术，通过同频检波检测来检测固态自旋集体的量子噪声，并提出通过检测自旋压缩来评估纠缠态的量子计量学性能。
2026-02-03 quant-ph
Tunable phonon blockade in weakly nonlinear coupled mechanical resonators via Coulomb interaction
在微纳机械谐振器中实现量子力学行为吸引了持续的研究努力。观察力学物体量子性质的方法之一是通过声子阻塞机制。在这里，我们表明，声子封锁可以实现在两个弱非线性机械谐振器耦合的库仑相互作用的系统。最佳的封锁出现作为导致双声子激发的路径之间的破坏性量子干涉的结果。观察到，与施加在一个机械谐振器上的单个驱动相比，驱动两个谐振器在许多方面可以是有益的;例如，就声子阻断的温度灵敏度而言，以及就可调谐性而言，通过外部地控制第二驱动的振幅和相位。我们还表明，通过辐射压力引起的耦合在光机械腔，声子相关性可以间接测量的腔模式的光子相关性。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Observation of the Dynamical Casimir Effect in a Superconducting Circuit
现代量子理论最令人惊讶的预言之一是空间的真空并不是空的。事实上，量子理论预言，宇宙中充满了虚粒子，它们时而出现，时而消失。虽然一开始只是好奇，但很快就意识到这些真空涨落有可测量的后果，例如产生原子光谱的兰姆位移和修改电子的磁矩。这种类型的真空涨落引起的重整化现在是我们理解自然的核心。然而，这些效应为真空涨落的存在提供了间接证据。从早期开始，人们就讨论了是否有可能更直接地观察构成量子真空的虚粒子。40年前，摩尔提出，经历相对论运动的镜子可以将虚光子转换为可直接观察到的实光子。这种效应后来被称为动态卡西米尔效应（DCE）。利用超导电路，我们首次观察到了DCE。该电路由一条共面传输线组成，其电气长度可以以光速的百分之几改变。通过在高频（~11 GHz）下调制超导量子干涉器件（SQUID）的电感来改变长度。除了观察到真实光子的产生，我们还观察到发射辐射的双模压缩，这是产生过程的量子特征的标志。
2011-05-24 quant-ph
