Second-quantized Unruh-DeWitt detectors and their quantum reference frame transformations
我们将Unruh-DeWitt检测器模型推广到二次量子化。我们通过将其应用于相对论速度叠加的激发粒子来说明这个模型。我们计算，到一阶，它的衰减取决于它的叠加速度是否相干或不相干。此外，我们推广了量子参考系的框架，允许变换到第二量子化Unruh DeWitt检测器的其余帧。作为一个应用程序，我们展示了如何转换到一个衰变粒子的休息帧，在实验室的框架，是在相对论不同的速度的线性叠加。
2022-06-07 gr-qc quant-ph
Nonlocal transfer of quantized toroidal magnetic flux
Texas A&M University（德州农工大学）
该研究提出非局部通量转移实验，通过超导环介导量子化磁场激发转移，分析相关信号悖论，为解决波函数坍缩、宏观量子相干极限等基础问题提供实验测试平台。
2026-07-08 cond-mat.supr-con quant-ph
Relativistic Unruh-DeWitt detectors with quantized center of mass
本文扩展了 Unruh-DeWitt 模型，引入相对论量子化质心，通过一次和二次量子化方法构建惯性探测器模型，发现两者在局域化概念和预测上存在差异，并验证了各模型预测可通过实验区分。
2023-04-04 gr-qc quant-ph
Quantized mass-energy effects in an Unruh-DeWitt detector
一个简单但功能强大的粒子探测器模型由一个耦合到场的二能级系统组成，其中被探测的粒子是场的激发。这被称为Unruh-DeWitt探测器。使用这种模型的研究往往集中在一个完全经典的描述的外部自由度的检测器，或一个完整的场论治疗，其中检测器本身被描述为一个字段。最近，人们对探测器的质心的量子方面产生了很大的兴趣--要么被描述为沿着半经典轨道叠加移动，要么在非相对论性哈密顿量下动态演化。然而，感兴趣的过程-场粒子的吸收或发射-必然会通过吸收或发射场量子的能量来改变探测器的静止质量。上述两种模型都不能捕捉到这种效应。在这里，我们将量子化的检测器的质量能量到Unruh-DeWitt模型。我们表明，由于发射或吸收的内能变化是相关的，即使在最低的能量极限。具体地说，由于探测器的质量变化而对跃迁速率的校正不能被忽略，除非整个质量质心动力学也被忽略。我们的结果意味着，不包括质能等价，就不能有一个一致的模型的Unruh-DeWitt检测器作为一个大质量的粒子。
2022-07-21 gr-qc quant-ph
Is the EPR paradox really a paradox?
本文通过分析含双光子单态源与双探测器的量子化场系统，指出探测器工作条件可唯一确定另一探测器的偏振与方向选择，认为EPR佯谬符合量子场激发的运动与守恒定律，并非真正的佯谬。
2025-09-02 quant-ph
Observable effect of quantized cylindrical gravitational waves
研究了由两个粒子组成的模型引力波探测器对量子化柱面引力波的响应，得到了两粒子间距离的标准差与源到探测器距离的关系。研究发现，即使源远至宇宙视界，柱面引力波所携带的量子效应也能在普朗克尺度以上被观测到。得到了柱面引力波通过时两质点间距离变化的运动方程。由于引力波的柱对称性，在一阶近似下耗散项不存在。
2022-05-27 gr-qc quant-ph
Safeguarding Quantum Key Distribution through Detection Randomization
我们提出并实验证明了一个方案，使检测设备的量子密钥分发系统免疫的主要类别的黑客攻击，其中窃听者探索后门打开的单光子探测器。该对策是基于创建的模式，不能确定性地访问窃听。我们的实验表明，在接收站使用分束器和额外的单光子探测器被动地创建随机的空间模式，擦除任何知识的窃听者可能已经获得时，使用明亮的光伪造状态。此外，我们通过实验展示了一种检测器加扰方法，其中用于每次测量的检测器的随机选择-相当于主动空间模式随机化-通过基于检测效率失配的攻击来散列开边信道。所提出的组合对策代表了针对迄今为止针对单光子探测器的主要量子黑客攻击类别的实用且易于实施的解决方案，而不会干预设备的内部工作。
2014-10-02 quant-ph
Optomechanical analogy for a toy cosmology with a quantized scale factor
最简单的宇宙学--Friedmann-Robertson-Walker-Lemaettre（FRW）模型--描述了一个空间均匀和各向同性的宇宙，其中尺度因子是唯一的动力学参数。在这里，我们考虑如何量子化的电磁场成为纠缠的比例因子在玩具版本的FRW模型。一个系统组成的光子，源，探测器被描述在这样的宇宙中，我们发现，由探测器系统约束可能的标度因子叠加的红移光子的检测。因此，测量光子的红移相当于对潜在宇宙学的微弱测量。我们还考虑了一个潜在的光机模拟系统，使这些概念的实验探索。类比的重点是光子红移测量作为一个量子反作用的度量变量的影响，其中可移动的镜子的位置起着比例因子的作用。在旋转坐标系下，一个有效的哈勃方程可以用一个简单的自由运动的镜子来模拟。
2017-06-30 gr-qc quant-ph
Electromagnetically induced transparency and reduced speeds for single photons in a fully quantized model
我们介绍了一个简单的电磁感应透明模型，其中所有的领域被处理的量子力学。本文研究了一维多模光学腔中三个原子在固定位置上的相互作用。第一个原子作为单个自发发射光子的源;光子从三能级λ组态原子散射，该原子与耦合两个原子能级的单模场相互作用;第三个原子作为总透射场的检测器。我们找到了量子动力学的解析解。从量子振幅描述的激发探测器原子，我们提取的信息，提供精确的单光子模拟半经典理论预测的波延迟。我们还发现互补信息的期望值的电场强度运营商。
2002-04-30 physics.optics quant-ph
Nonclassicality Phase-Space Functions: More Insight with Fewer Detectors
开-关探测器的系统被很好地建立用于测量小光子数范围内的辐射场。我们建议将这些检测器系统与不平衡零差与弱本地振荡器相结合。这种方法产生相空间函数，它代表了标准光电探测理论的s参数化准概率的点击对应物。这类引入的分布可以直接从测量的点击计数统计中采样。因此，我们的技术可视化非经典效应，而无需进一步的数据处理。令人惊讶的是，少量的开关二极管可以产生比完美的光子数分辨率更多的洞察力。在量子化辐射场的粒子和波域中的量子签名，如所示的光子数和压缩状态，分别，将被揭露的采样相空间函数的负性。该方法的有效性将有助于量子光学和量子技术等领域的应用。
2015-03-17 quant-ph
Scattering of two-level atoms by delta lasers: Exactly solvable models in atom optics
研究了二能级原子在窄激光场中的散射，采用$δ$型光强分布模型。这些潜力的独特性质，使我们能够给一个或两个场区的简单的解析解。研究了几种应用：单个$δ$激光器可以作为用于原子检测和到达时间测量的检测器模型，或者通过荧光或者通过占据概率的变化。我们表明，在原则上，这种理想的检测器可以测量粒子密度，量子力学通量，到达时间分布或本地动能密度。此外，两个空间分离的$δ$激光器被用来研究量化运动对拉姆齐干涉的影响。
2006-07-18 quant-ph
Probing Quantum Interference Effects in the Work Distribution
相干性在决定量子系统所做功的分布时起什么作用？我们从操作的角度来处理这个问题，并考虑一个设置，其中一个封闭系统的内能被记录的量子检测器之前和之后的系统是由外部驱动器。我们发现，由此产生的工作分布取决于探测器的初始状态，以及对最终测量的选择。我们考虑两种互补的测量方案，这两种方案都显示出清晰的量子干涉特征。我们具体讨论了如何在电路QED架构中实现这些方案，使用人工原子作为系统和电磁场的量子化模式作为检测器。不同的测量方案可以实现通过准备的字段要么在叠加的Fock状态或相干状态，并利用最先进的技术在量子水平的微波辐射的特性。更一般地说，我们利用的单玻色子模式可以说是能够捕获这里讨论的功分布的互补方面的最小量子探测器。
2016-06-28 quant-ph
Revealing the Quantum Signature of Gravity via Gravitational Waves
Stellenbosch University（斯泰伦博斯大学）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（国家理论与计算科学研究所）
本文建立统一理论框架，从测地线偏差方程推导探测器哈密顿量，对比经典与量子引力波效应，证明量子引力波可诱导纠缠等非经典关联，为探测引力量子性提供途径。
2026-09-10 gr-qc hep-th quant-ph
Is a Single Photon Always Circularly Polarized? A Proposed Experiment using a Superconducting Microcalorimeter Photon Detector
众所周知，单个光子具有自旋S = hbar，这将对应于圆偏振，并且具有光子吸收或发射的所有量子跃迁对应于Δ S =+/-hbar。然而，人们也普遍认为，单个光子可能是线性偏振的，这将对应于S = 0的状态。事实上，线偏振单光子是大多数量子纠缠实验的核心。相反，最近有人提出（基于量子态的现实自旋量子化波图像），线偏振光子态必须是一对圆偏振光子的叠加，每个圆偏振光子的S =+/-hbar。这个问题不能使用常规的光子检测器来解决，常规的光子检测器通常不能区分一个光子和两个同时发生的光子。然而，它可以解决使用超导微量热探测器与亚电子伏特的能量分辨率和高量子效率（QE）。一个证明这种光子配对的仔细实验可能会对现代量子理论的一些矛盾的核心基础提出质疑，包括量子纠缠和非定域性。
2014-07-09 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Open quantum system approach to Gibbons-Hawking effect of de Sitter space-time
在开放量子系统的范式下，我们分析了在德西特不变真空中，具有弱相互作用的德西特时空中自由下落的二能级探测器与涨落量子化共形标量场的约化动力学。我们发现，探测器是渐近驱动到一个热态的Gibbons-Hawking温度，无论其初始状态。因此，我们的讨论表明，德西特时空的Gibbons-Hawking效应可以理解为开放量子系统中涉及退相干和耗散的热化现象的一种表现。
2011-02-14 gr-qc hep-th quant-ph
Channel capacity of relativistic quantum communication with rapid interaction
本文研究全局双曲时空中两个量子比特探测器通过 delta 耦合与无质量标量场快速相互作用时的经典与量子信息传输，证明该信道容量至少与无间隙探测器方法相当且实际上最优，从而表明两种非微扰方法在相对论量子通信意义下等价。
2023-05-30 gr-qc hep-th quant-ph
Quantum signatures of black hole mass superpositions
我们提出了一个新的操作框架，研究“时空叠加”，这是一个量子引力理论的发展的根本利益。我们的方法利用弯曲时空量子场论中的非局域相关性，使我们能够制定时空叠加的度量，以及表征粒子探测器与量子场的耦合。我们应用我们的方法来分析动态的检测器（使用Unruh-deWitt模型）在时空中产生的BTZ黑洞的叠加质量。我们发现，探测器表现出量子引力效应的签名，证实和扩展贝肯斯坦的开创性猜想有关的量子化质量谱的黑洞在量子引力。至关重要的是，这一结果直接来自该方法，而没有对黑洞质量特性进行任何额外的假设。
2022-11-01 gr-qc hep-th quant-ph
Probing Lorentz-invariance-violation with quantum coherence of Unruh-DeWitt detector
School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）；Department of physics and electrical engineering, Liupanshui Normal University（六盘水师范学院物理与电气工程系）
研究利用与洛伦兹破缺色散关系的无质量标量场相互作用的昂鲁-德维特探测器的量子相干性来探测洛伦兹不变性破缺，应用于聚合物量子化标量场理论，发现其对快度有明显依赖及相关转变，证明量子相干性可作为LIV的有效探测手段。
2026-07-20 gr-qc hep-th quant-ph
Comments on graviton detection
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文指出，引力子探测信号并不能作为引力场量子化的证据，因为经典引力波也能产生相同探测结果。
2024-07-31 gr-qc hep-ph hep-th
The role of self-coherence in correlations of bosons and fermions in linear counting experiments. Notes on the wave-particle duality
研究了测量装置线性激励时两个探测器探测事件的相关性。根据经典概率论和基本守恒定律，导出了玻色子和费米子两点关联函数的一般公式。所得结果与用量子化场振幅的量子理论导出的结果一致。同时应用粒子和波动图象，在直观清晰的描述框架内解释了在束流实验中测量到的光子聚束与反聚束、光子相互作用关系和费米子反聚束现象。
2010-12-03 quant-ph
State-Selective Signatures of Quantum and Classical Gravitational Environments
University of Stellenbosch（斯坦陵布什大学）；National Institute of Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（理论与计算科学国家研究所）；Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）；School of Data Science and Computational Thinking, University of Stellenbosch（斯坦陵布什大学数据科学与计算思维学院）
本文提出了一种统一框架，通过量子谐振子的退相干结构区分量子和经典引力环境，揭示了引力波的量子本质。
2026-03-05 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
New Approach to Quantum Field Theory for Arbitrary Observers in Electromagnetic Backgrounds
提出了一种电磁背景下的量子场论的新形式，它采用了与传统多粒子量子力学类似的方法。重点放在系统的（薛定谔图像）态上，用狄拉克态的斯莱特行列式来描述，而不是场算符$\hatψ(x)$（这在这种方法中是多余的）。真空状态“在时间$τ$”被定义为斯莱特行列式的基础上的跨度的负频谱的“第一次量化的”哈密尔顿$\hat{H}(τ)$，从而提供了一个具体的实现狄拉克海。一般的S-矩阵元素的理论推导出的时间依赖的Bogoliubov系数，表明S-矩阵如下直接从斯莱特行列式之间的内积的定义。直接从传统的多粒子量子力学继承的“厄米延拓”过程，允许在不诉诸于一套完整的正交模式的情况下定义第二量子化算子，并提供了理论的一般期望值的极其直接的推导。“雷达时间”的概念，主张邦迪在他的工作中的k-演算，是用来概括粒子的解释，以一个任意移动的观察员。粒子结果的定义，它{ \it only}取决于观察者的运动和存在的背景，而不取决于任何坐标或量规或粒子探测器的选择。我们将这种方法与传统的方法进行比较和对比各种衍生。我们的粒子定义可以被看作是对吉本斯方法的任意观察者的概括。
2001-03-27 gr-qc hep-th quant-ph
