Antibunching via cooling by heating
我们研究了光子（声子）场经历线性和非线性阻尼过程的统计特性。一个有效的双光子（声子）的非线性“冷却加热”的过程中实现了从线性阻尼的光谱过滤系统中存在的热浴。这种由非相干量子热噪声驱动的冷却过程可以产生光子场的量子态。事实上，对于高温的光谱过滤热浴，亚泊松统计与强反聚束的光子（声子）领域的报道。这种由非相干热量子噪声引起的量子性的出现和控制的概念被应用于由两能级系统和谐振子或类似的光机设置组成的量子系统。我们的分析可能提供一个有前途的方向，通过非线性阻尼，可以控制与非相干热量子噪声的量子特征的制备和保护。
2022-01-04 quant-ph
Controlling photon transport in the single-photon weak-coupling regime of cavity optomechanics
研究了光机械腔与两个空腔耦合的光机械系统中少光子输运的光子统计性质。通过用零时间延迟的二阶关联函数解析推导单光子和双光子电流，我们证明了由于非线性相互作用和多径干涉，在单光子强耦合和单光子弱耦合两种情况下都可以实现光子阻塞.此外，我们的系统可以应用于量子光学二极管，单光子源，和量子光学电容器。结果表明，这种基于光子反聚束的光子输运控制器件不需要严格的单光子强耦合条件。我们的研究结果为光力学的相干操纵提供了一个很有前途的平台，在量子信息处理和量子线路实现方面具有潜在的应用价值。
2015-07-01 quant-ph
Sub-Poissonian Phonon Lasing in Three-Mode Optomechanics
我们建议利用耦合到机械振荡器的两个光学模式的光机系统中参数不稳定性的共振增强来制备具有亚泊松声子统计的机械态。不需要强的单光子耦合。边带分辨率、循环腔功率和环境温度等要求在现有光机晶体的技术参数范围内均能达到。声子反聚束效应可以在光机械腔输出场的Hanburry-Brown-Twiss测量中得到验证。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Unconventional photon blockade in three-mode optomechanics
本文分析了一个光机械系统中的光子关联，该系统包含两个非线性光学模和一个机械模，它们通过三模混频耦合。在弱驱动条件下，我们确定了弱克尔非线性区光子反聚束的最佳条件，并发现解析计算与数值计算结果是一致的。光子阻塞效应归因于三模相互作用产生的双光子激发路径中的破坏性量子干涉。
2018-05-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical cavity without a Stokes side-band
本文研究了在没有斯托克斯边带的弱耦合条件下，光机系统中完全频率转换的理论证明。由弱探测场照射的光机械腔产生两个侧模，通过声子频率与原始信号区分。我们报告的存在下，在弱耦合制度，斯托克斯侧模完全消失的参数的特殊组合。只有反斯托克斯模式被观察到与几百赫兹的探测场的光谱带宽。这个特殊点的出现与电磁感应透明（EIT）条件完全无关，其中吸收（下降）抵消受到机械振荡器阻尼率的限制。出现是独立的空腔类型，即单面或双面，并只发生在一个单一的值的有效耦合强度常数，这是特定的系统参数。在反射镜和腔场之间的特定有效耦合强度下，仅产生反斯托克斯带，该耦合强度可以通过耦合场进行调谐。在这种特定的耦合下，没有斯托克斯场出现。因此，不需要滤波器来消除斯托克斯场。
2019-12-05 physics.optics quant-ph
More nonlocality with less entanglement in a tripartite atom-optomechanical system
本文研究了由原子云和移动镜组成的单模腔系统中的混合原子光学力学中的量子效应。在原子-光-镜系统中观察到了三分非局域性，这一点可以通过破坏Mermin-Klyshko（MK）不等式来证明。它已被证明[C。Genes等人，PRA 77，050307（R）（2008）]，当腔与驱动激光器的反斯托克斯边带谐振并且原子频率与斯托克斯频率匹配时，三重纠缠被优化。然而，我们表明，这是不是非局部性的情况下。当原子与Stokes边带和反Stokes边带都共振时，MK函数达到{ \it minima}，出乎意料的是，我们发现只有在纠缠远未达到最大值的参数区域才违反MK不等式.考虑到在破坏MK不等式的情况下可能出现二体非局域性，非局域性与纠缠之间存在着负的关系。我们还研究了非经典的镜子后选择的测量，例如盖革类检测，对腔和/或原子。我们证明了在合适的参数下，对原子进行类盖革探测可以有效地诱导出力学非经典性。
2014-09-09 quant-ph
Optomechanical Raman-Ratio Thermometry
斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射之间的不对称性的温度依赖性可以用于自校准、基于光学的温度测量。在腔光学力学的背景下，我们观察到腔增强的光的散射与驻波鼓膜模式的氮化硅膜机械谐振器的相互作用。斯托克斯散射光与反斯托克斯散射光的振幅之比被用来测量光学冷却的机械模式的温度，直到几个振动量子的水平。我们证明，拉曼比技术是能够测量我们的设备的物理温度范围从低温延伸到室温的数量级内。
2014-06-27 physics.optics quant-ph
Topological phase induced by distinguishing parameter regimes in cavity optomechanical system with multiple mechanical resonators
提出了两种不同的参数区域，通过调制腔场和谐振腔的频率，在一维多谐振腔光机系统中诱导拓扑Su-Schrieffer-Heeger（SSH）相位。频率调制的引入使得紧束缚哈密顿量的映射不需要通常的旋波近似，从而消除了Stokes加热过程，这与传统的拓扑紧束缚模型的映射完全不同.我们发现，紧束缚哈密顿量可以通过修改由腔场和谐振腔的频率调制产生的贝塞尔函数映射为拓扑SSH相位，诱导的SSH相位与有效光机耦合强度无关.另一方面，系统对有效光机耦合的不敏感性为我们在现有的一维腔光机系统的基础上诱导拓扑SSH相提供了另一条新的途径。通过改变有效光-机耦合强度，我们证明了系统可以呈现拓扑SSH相，这在实验上更容易实现。此外，我们还构造了一个类似的玻色子Kitaev模型的平凡拓扑结构，通过保持斯托克斯加热过程。我们的计划提供了一个可操纵的平台，调查的影响下一个最近邻相互作用的拓扑结构的系统。
2019-12-31 quant-ph
Investigation of intrinsic nonlinear effects in driven-dissipative optomechanical systems using the generalized linear response theory
本文基于广义线性响应理论与非线性量子Langevin方程分析受驱耗散光机械系统，揭示单光子耦合下非线性效应仅在上下简正模满足二倍频共振时显现，并验证非共振区线性化近似有效。
2025-02-14 quant-ph
Measuring High-Order Phonon Correlations in an Optomechanical Resonator
我们用单光子探测器探测了质量为$\sim1$ ng的超流$^4$ He共振器的运动态。斯托克斯和反斯托克斯光子（由谐振器的声学模式散射）的到达时间被用来测量谐振器的声子相干度高达四阶。通过对光子探测事件的后选择，我们还测量了当$\leq3$声子被增加或减少时谐振腔中的相干性。这些测量结果被认为是一致的预测，假设的声学模式是在热平衡与浴通过马尔可夫耦合。
2022-01-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Single-molecule strong optomechanical regimes in SERS via hybrid plasmonic cavities
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera（尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究利用混合等离激元腔实现单分子强光力学 regime，通过特定模式照射观测到SERS光谱增强分裂，计算二阶光子关联以表征非经典特性，为SERS领域提供了新的光力学调控方案。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Analysis of Side-band Inequivalence
在量子光学力学中，红散射和蓝散射（斯托克斯/反斯托克斯）边带的频移是不相等的，导致了意想不到的对称性破缺。这种差异被称为边带不等式（SI），其通常倾向于红色，并且作为非线性效应，其取决于光功率或腔内光子数。在最佳工作点处也存在一个最大可达SI。这里采用的数学方法是一个组合的算子代数配备谐波平衡，它允许一个清晰的理解相关的非线性过程。这揭示了存在三个不同的操作制度的泵浦功率，其中两个具有不可测量的小SI。令人信服的证据，从各种实验共享类似的相互作用哈密顿量，包括量子光学力学，离子/保罗陷阱，电光调制，布里渊散射和拉曼散射明确证实存在以前未被注意的SI。
2019-06-24 quant-ph
Optomechanics with molecules in a strongly pumped ring cavity
原子的腔冷却在共振附近的强耦合区的循环光学跃迁中效果最好，其中小的腔光子数足以捕获和冷却。由于没有闭合跃迁，直接应用于分子的方法失败了：光泵浦可以使粒子进入非耦合状态。在远偏离共振状态下的替代操作由于减少的场-分子耦合而仅产生非常缓慢的冷却。我们预测，克服这一点，通过使用强驱动的环形腔边带冷却制度。如在光学机械设置中，人们利用使用大光子数的集体增强的场-分子耦合强度。通过完全数值量子模拟证实的线性化分析处理预测了快速冷却，尽管非共振小的单分子-单光子耦合。通过将腔场调谐到反斯托克斯边带附近以获得足够高的俘获频率，可以获得均匀的基态冷却。数值模拟显示了分子在最低的两个捕获能级之间的量子跳跃，这可以通过散射光强度检测来直接和连续地监测。
2010-03-02 quant-ph
Entangling two exciton modes using exciton optomechanics
本文提出在集成双量子阱的半导体微腔中，通过红失谐激光驱动及斯托克斯/反斯托克斯边带共振，实现两个激子模式间的稳态纠缠，方案现实可行。
2024-10-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strong Molecule-Light Entanglement with Molecular Cavity Optomechanics
提出一种分子腔光力学混合平台，通过等离激元-WGM相互作用实现光子-声子鲁棒纠缠，超越传统双模压缩界限，为抗噪声量子信息技术提供通用方案。
2025-05-27 quant-ph
Optomechanical Multi-Mode Hamiltonian for Nanophotonic Waveguides
我们开发了一个系统的方法来推导量子光学多模哈密顿的光子和声子在纳米光子介电材料的相互作用，通过微扰理论的电磁哈密顿量。哈密顿量涵盖了辐射压力和电致伸缩相互作用的平等地位。作为一个典型的例子，我们将我们的方法应用到一个圆柱形纳米波导，并推导出一个布里渊量子光力学的哈密顿描述。我们分析表明，在纳米波导辐射压力占主导地位的电致伸缩，与最近的实验。计算的光子-声子耦合参数被用来推断斯托克斯布里渊散射的增益参数，与实验观察符合得很好。
2016-08-03 physics.optics quant-ph
Heralded single phonon preparation, storage and readout in cavity optomechanics
我们从理论上分析了如何利用机械振子与光腔场之间的辐射压耦合以预示的方式产生机械运动的单量子（Fock态），并按需释放存储的激发作为单光子。从接近其基态的振荡器开始，激光泵浦上运动边带导致动态反作用放大和相关光子-声子对的产生。因此，一个斯托克斯光子的探测将宏观振荡器投射到单声子福克态。这种机械状态的非经典性质可以通过在下边带上应用读出激光（即光学冷却）以将声子状态映射到光子模式，以及通过对反斯托克斯光子进行自相关测量来证明。我们讨论了我们的建议的相关性，为未来的腔光学力学作为一种使量子技术。
2014-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Fano resonances and their control in optomechanics
最初在光电离的背景下发现的法诺线轮廓，已经被发现出现在一大类系统中，如谐振器，超材料，等离子体。我们证明了存在这样的谐振腔光学力学通过识别的干扰贡献产生的领域在反斯托克斯和斯托克斯频率。与原子系统不同，光机系统提供了很大的灵活性，因为共振的宽度由耦合场控制。我们进一步展示了如何通过一个光机械镜耦合的双腔可以导致法诺共振的分裂，以及如何第二腔可以用来调谐法诺共振。Fano共振对与腔和机械镜相关的衰减参数非常敏感。这种共振可以通过泵浦探测实验以及通过输出场的量子涨落谱来研究。
2013-06-10 physics.optics quant-ph
Quantum Zeno and anti-Zeno effects in the dynamics of non-degenerate hyper-Raman processes coupled to two linear waveguides
本文研究了两个探测波导对超拉曼过程动力学的影响，将探测波导通过倏逝波相互作用导致的演化增强或减弱分别视为量子anti-Zeno和Zeno效应，发现该效应与相位匹配或失配相关，但与玻色子模式的反聚束现象无关。
2023-04-08 quant-ph
Intermodal entanglement in Raman processes
在这里使用的拉曼过程的完全量子力学哈密顿算符的运营商的解决方案，以调查的可能性，获得不同的模式之间的拉曼过程中所涉及的模式（例如，泵模式，斯托克斯模式，振动（声子）模式和反斯托克斯模式）的模间纠缠。研究了受激喇曼过程中a）抽运模与反斯托克斯模，b）抽运模与振动（声子）模，c）斯托克斯模与振动声子模，d）斯托克斯模与反斯托克斯模之间的模间纠缠随抽运模$a$的复本征值$α_{1}$的相位角的变化.还报道了自发和部分自发拉曼过程中的模间纠缠现象。进一步的研究表明，通过选择合适的耦合常数，可以在Stokes模、反Stokes模和振动声子模之间产生真正的纠缠。同时还证明了用Duan判据不能识别的双模纠缠可以用Hillery-Zubairy判据来识别。进一步证明了模间纠缠、模间反聚束和模间压缩是相互独立的现象。
2013-01-02 physics.optics quant-ph
Optomechanical many-body cooling using frustration
我们证明了离子库仑晶体的振动可以通过与高精细度腔的光机耦合冷却到零点运动。冷却的结果从腔光子的相干散射的离子，这动态地修改振动光谱，和腔损耗，耗散动能之间的相互作用。我们提出的冷却机制要求晶体和腔的长度尺度不匹配，使得系统本质上受挫，导致缺陷（扭结）的形成。当泵浦足够强时，所有振动模的反斯托克斯边带可以同时被驱动。这些动力学可以用来在最先进的实验装置中在几十毫秒内制备几十个离子的超冷链。此外，我们确定的光机械相互作用的参数制度，其中个别本地化模式可以选择性地操纵，并通过在腔输出的光监测。这些动力学为强关联介观系统的量子库工程提供了强大的支持，并可能在固体的光学冷却中找到应用。
2016-04-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Optoacoustic entanglement in a continuous Brillouin-active solid state system
本文提出在连续布里渊有源固态波导中利用光泵浦脉冲激发斯托克斯过程，产生抗热涨落的光子-声子纠缠，并设计双泵浦同时探测方案实现读出，且无需预先制备声子基态。
2024-01-19 quant-ph
Which optical processes are suitable to make probabilistic single photon sources for quantum cryptography?
量子密码学中使用的单光子源必须具有高阶反聚束效应。我们报道了几种多波混频过程中的HOA现象。在目前的工作中，我们已经调查的可能性观察HOA在多波混频过程中一般。本文对海森堡图象中的几种特殊情况求解了广义哈密顿量，并借助于Pathak和Garcia的判据研究了观测高阶像差的可能性。利用短时近似技术求解了几种特殊情况下的广义哈密顿量，并对不同多波混频过程的泵浦模式进行了高阶近似计算。我们还发现，在本文所研究的情况下，对于信号模和斯托克斯模都不能观察到高阶谐波。
2009-09-02 quant-ph
Theoretical framework for enhancing or enabling cooling of a mechanical resonator via the anti-Stokes or Stokes interaction and zero-photon detection
本文提出一个理论框架，利用零光子探测在反斯托克斯和斯托克斯相互作用下实现或增强机械谐振器冷却，并给出所需探测效率条件，可应用于非经典态制备和量子热力学等领域。
2025-05-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Entangling Excitons with Microcavity Photons
本文提出在激子-光力学系统中通过非线性色散相互作用，利用斯托克斯与反斯托克斯边带共振，在弱或强耦合区分别实现激子与光子或激子极化激元间的稳态三体纠缠，并有望在室温下实现。
2024-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Beyond linear coupling in microwave optomechanics
我们探讨了腔光机系统的非线性动力学。我们的实现包括一个鼓面纳米机电谐振器（NEMS）耦合到一个微波腔，允许一个近乎理想的平台来研究纯粹由于辐射压力物理所产生的非线性。实验是在强微波斯托克斯泵浦下进行的，该泵浦触发机械自持振荡。我们分析的结果在一个扩展的非线性光学力学理论的框架，并表明，二次和三次耦合项的光学力学哈密顿必须考虑。定量协议的测量得到考虑只有真正的几何非线性：没有热光不稳定性观察，与激光驱动的系统相比。基于这些结果，我们描述了一种方法来量化的微波光机器件的非线性特性。这种技术现在在量子电动力学工具箱中可用，但完全通用，对于开发新方案是强制性的，其中高阶耦合项被提出作为新资源，如量子非破坏测量，或在寻找新的基本量子签名时，如量子引力。我们还发现，该运动在微波输出场中留下了一个宽梳极窄的峰，这也可以在特定的基于微波的测量中利用，可能仅受基态冷却NEMS设备的光场和机械场的量子噪声的限制。
2020-09-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Emission of photon pairs by mechanical stimulation of the squeezed vacuum
由于镜面运动速度需要接近光速，因此观测运动镜面引起的动态卡西米尔效应（DCE）是一个长期存在的挑战。在这里，我们提出了一个实验上可行的方法来观察这种机械DCE在光学机械系统。它采用失谐，参数驱动压缩腔模式，使机械模式，具有典型的谐振频率，可以参数和谐振耦合到压缩腔模式，从而导致在压缩框架中的谐振放大的DCE。在实验室框架下，DCE过程可以解释为{ \it机械诱导双光子超拉曼散射}。具体地，参量驱动的{ \it光子对}吸收单个声子，然后被散射到反斯托克斯边带中。我们还发现，额外诱导和放大DCE的挤压可以非常小。我们的方法既不需要超高的机械振荡频率（即，以接近光速移动的反射镜），也不是超强的单光子光机械耦合，因此可以在广泛的物理系统中实现。
2019-12-07 quant-ph
Ground state cooling of micromechanical oscillators in the unresolved sideband regime induced by a quantum well
微机械振荡器的基态冷却是腔光力学中观察量子力学效应的一个典型目标。从理论上研究了光机械腔中存在量子阱时机械振子的基态冷却。由于在量子阱存在下的模式剪裁，腔响应得到修改，并导致不对称的加热和冷却过程。这有利于冷却的机械振荡器，即使在未解决的边带制度，通过抑制斯托克斯散射。
2016-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient Scheme for Perfect Collective Einstein-Podolsky-Rosen Steering
提出了一个实现完全单边设备无关量子秘密共享的实用方案。该方案涉及一个三模光机系统，其中一对独立的腔模由短激光脉冲驱动，并与一个可移动的反射镜相互作用。我们证明，通过调谐激光频率的平均频率的腔模式的蓝色（反斯托克斯）边带，模式变得相互相干，然后可以共同引导镜模式到一个完美的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森状态。该方案在实验上是可行的，它对模式之间的频率差，机械热噪声和阻尼，和腔模式的耦合强度的反射镜是鲁棒的。
2015-07-27 quant-ph
Stationary optomagnonic entanglement and magnon-to-optics quantum state transfer via opto-magnomechanics
我们展示了如何在光磁力学结构中制备一个磁振子和光子之间的稳态纠缠态，其中机械振动模式通过色散磁致伸缩相互作用耦合到亚铁磁体中的磁振子模式，并通过辐射压力耦合到光学腔。我们发现，通过适当地驱动磁振子模和腔同时激活磁力学Stokes散射和光力学反Stokes散射，可以产生一个稳定的光磁纠缠态.我们进一步表明，通过激活磁力学状态交换相互作用，并随后发送一个弱的红色失谐光脉冲驱动腔，磁振子状态可以读出的脉冲通过机械转换的腔输出场。在这种新颖的光-磁力配置中，所展示的纠缠和状态读出协议使我们能够光学控制、制备和读出固体中集体自旋激发的量子态，并为量子磁效应、宏观量子态和磁量子信息处理的研究提供了有希望的机会。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
4H-SiC microring opto-mechanical oscillator with a self-injection locked pump
首次实现DFB激光器对4H-SiC微环的自注入锁定，在低阈值下观测到谐振光机械振荡，为即插即用孤子微梳及腔光力学发展奠定基础。
2024-11-17 physics.optics quant-ph
