Enhanced photon blockade in an optomechanical system with parametric amplification
我们提出了一个方案，以提高单光子和双光子封锁效果显着在一个标准的光学机械系统（OMS）通过光学参量放大（OPA）。该方案不依赖于强的单光子光机耦合，可以消除多光子激发抑制不完全的缺点。通过对单光子阻塞（1PB）机制的分析和对系统参数的优化，得到了一个单光子激发占据概率较高的理想1PB，这意味着可以产生高质量、高效率的单光子源。此外，我们还发现当OPA存在时，不仅双光子阻塞（2PB）效应显著增强，而且2PB效应发生的区域也变宽，在此基础上，我们还推导出了使双光子发射最大化的最佳参数条件，同时更高的光子激发被强烈抑制。
2020-06-19 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
Noise-induced temporal regularity and signal amplification in an optomechanical system with parametric instability
噪声通常会对系统性能产生不受欢迎的影响。例如，在光机实验中，噪声不可避免地影响低频机械自由度。然而，我们在这里调查的有益影响的热噪声的基本光学机械系统的参数不稳定性。在接近参数不稳定的区域，当系统处于平衡态时，机械自由度中的热噪声可以维持长期的准相干振荡.在参数不稳定性和双稳性的重叠区域中，通过加入一定量的噪声，可以诱导自持振荡态和平衡态之间的间歇性切换。当一个亚阈值周期性信号被施加到力学，自持振荡和平衡之间的切换表现出良好的周期性的速率是同步的信号频率，导致信号的显着放大。我们的研究结果加深了对光机械非线性和噪声之间相互作用的理解，并为实验观察噪声引起的光机械中的有益现象提供理论指导。
2018-11-29 quant-ph
Optomechanically controlled response amplification for enhanced quantum sensing
Joint Laboratory of Optics of Palacký University and Institute of Physics ASCR, Faculty of Science, Palacký University（帕拉茨基大学与捷克科学院物理研究所联合光学实验室，帕拉茨基大学理学院）
通过调节腔光机械系统至增强敏感区域，利用放大的动力学响应实现量子传感精度提升，量子Fisher信息随扰动减小呈发散标度。
2026-06-08 quant-ph
Coherent control of optomechanical entanglement and steering via dual parametric amplification
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）；Applied Optics Beijing Area Major Laboratory, Beijing Normal University（北京师范大学应用光学北京市重点实验室）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
本文提出利用双倍频放大和反馈环路控制光机械系统中的量子关联，通过调节参数实现强且抗热噪声的量子关联。
2026-09-02 quant-ph
Selective optomechanically-induced amplification with driven oscillators
研究了光腔和声分子复合系统中的光机械诱导透明现象，该现象不仅具有光机械诱导透明双峰，而且具有光的超前性。我们发现，通过选择性地驱动其中一种声学模式，OMIT峰值可以对称或非对称地放大，并伴随着信号光的显着增强的提前或从提前到延迟的转变。机械驱动场对光学性质的敏感影响，包括信号跃迁及其高阶边带，也被揭示出来。我们的研究结果证实，OMIT器件的选择性声学控制提供了一种通用的途径，以实现多波段光调制，弱信号传感和光的相干通信。
2019-06-12 quant-ph
Low-noise amplification and frequency conversion with a multiport microwave optomechanical device
工作在量子极限附近的电磁信号的高增益放大器对于量子信息系统和超灵敏量子测量至关重要。然而，现有的技术具有有限的增益带宽积，并且仅在弱输入信号下工作。在这里，我们展示了一个两端口的光机械方案的微波信号的放大和路由，同时进行高增益放大和频率转换的量子制度的系统。我们的放大器，实现在一个双腔微波光学机械设备，显示41分贝的增益，并具有高动态范围，处理输入信号高达每秒$10^{13}$光子，三个数量级以上的相应约瑟夫森参量放大器。我们表明，虽然有源介质，机械谐振器，是在远离量子极限的高温下，只有4.6量子的噪声被添加到输入信号。我们的方法可以很容易地应用于各种光学机械系统，包括混合光学微波系统，在量子水平上创建一个通用的信号中心。
2016-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-limited amplification and parametric instability in the reversed dissipation regime of cavity optomechanics
腔光机械现象，如冷却，放大或光机械诱导的透明度，出现由于参数耦合的电磁和机械谐振器的耗散率的强烈不平衡。在这里，我们分析了反向耗散制度的机械能弛豫率超过电磁腔的能量衰减率。我们证明，这种机制允许电磁模式的机械诱导放大（或冷却）。增益，带宽，和增加的噪声，这种电磁放大器的推导和比较，在正常的耗散制度的放大。此外，我们还分析了参量不稳定性，即光机械布里渊激光，并将其与传统的光机械声子激光进行了对比。最后，我们提出了一个实验方案，实现了反向耗散制度，使用参数耦合和光学机械冷却与第二电磁模式，使量子限制放大。高Q超导微波谐振器的最新进展使反向耗散机制在实验上成为可能。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Realization of directional amplification in a microwave optomechanical device
微波信号的定向传输或放大在涉及敏感测量的各种应用中是必不可少的。在这项工作中，我们在实验中展示了如何使用一个通用的腔光学机械设置，以非相干放大微波信号在一个方向上超过3 GHz的9分贝，并同时衰减在相反方向的传输21分贝。我们使用的装置包括两个片上超导谐振器和两个金属鼓膜机械振荡器。四个微波泵浦音调频率的应用允许根据传播方向为信号音调设计相长干涉或相消干涉。该器件还可以配置为具有无损非互易传输和18 dB隔离的隔离器。
2018-11-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Weak measurement with a coherent state pointer and its implementation in optomechanical system
利用相干态指示器进行弱测量并结合正交后选择可以产生令人惊讶的放大效应，为了理解这种效应，我们给出了一种全新的弱测量的物理机制.在此基础上，我们提出了一种在正交后选择上实现弱测量放大的光机系统方案。
2015-09-02 quant-ph
Optomechanical transistor with mechanical gain
本文研究了一种光机械晶体管，在这种晶体管中，输入光场可以在循环三模光机械系统中单向传输和放大。在该系统中，机械谐振器同时耦合到两个腔模式。我们发现，它只需要一个有限的机械增益，以实现非互易放大。这里的非互易性是由线性化的光机耦合之间的相位差，打破了这个系统的时间反演对称性。放大产生于机械增益，其提供相干地泵送机械模式的有效声子浴。这种效应类似于原子的受激发射，当探测场的频率与反斯托克斯跃迁的频率共振时，探测场可以被放大。我们表明，通过选择最佳的参数，这种光机晶体管可以达到完美的单向性，伴随着强大的放大。此外，机械增益的存在可以导致探测场的相位中的超长延迟，这提供了控制光机械系统中的光传输的替代方案。
2018-01-17 quant-ph
Directional amplifier in an optomechanical system with optical gain
定向放大器是经典和量子信息处理中的重要非互易器件。本文提出了一种基于光增益的光机系统实现光场与微波场之间的定向放大器的方案，其中一个有源光腔和两个无源微波腔分别通过辐射压力耦合到一个共同的机械谐振腔。两个无源腔通过跳频相互作用耦合，以促进有源和无源腔之间的定向放大。我们得到了实现光定向放大的条件，发现光放大的方向可以通过有效光机耦合之间的相位差来控制。讨论了有源腔增益率和有效耦合强度对放大器最大增益的影响。我们表明，该放大器的噪声可以大大抑制在大的协同限制。
2018-05-21 quant-ph
Weak amplification and single-photon weak-coupling optomechanics
简要评述了后选弱放大在光机系统中的意义及其可能的应用。
2015-09-03 quant-ph
Strong quadrature squeezing and quantum amplification in a coupled Bose-Einstein condensate- optomechanical cavity via coherent modulation
本文将具有可动端面镜的光机械腔视为含有相互作用的雪茄状玻色-爱森斯坦凝聚体的量子力学振子。假设MO和BEC都与腔场的辐射压力在红失谐和弱耦合区域相互作用，而BEC的两体原子碰撞频率和MO的机械弹簧系数是相干调制的。通过对散射矩阵的分析，我们发现三个子系统仅由于相干调制而产生依赖于频率的压缩。在很大程度上不同的协同性制度，连同强调制，机械模式的MO和Bogoliubov模式的BEC表现出正交压缩，可以超过所谓的3dB限制（高达75 dB），具有高鲁棒性的热噪声。令人惊讶的是，在这种情况下，通过控制系统和调制参数，可以实现非常高的压缩程度（高达16 dB）以及输出腔场的高纯度量子态。此外，子系统中压缩分量的互补正交分量可以同时获得强量子放大、附加噪声抑制和可控增益带宽。
2018-11-01 quant-ph
Weak value amplification of photon number operators in the optomechanical interaction
本文提出了一个实验方案，利用暗端口后选择和弱测量来放大单光子对置于法布里-珀罗腔中间并初始化于基态的机械振子的辐射压效应。通过在两个准正交态中准备和后选择光子（系统），辐射力算符的弱值可以位于本征值谱之外，从而在位置表示中对机械振荡器（测量装置）的波函数产生大的移位。因此，与没有后选择（即仅预选）的光子引起的效应相比，单个光子对处于其最终状态的振荡器的平均位置的效应可以被放大。强测量场景也进行了分析。在这种情况下，实现了更高的放大效应，并且振子的平均位置达到零点波动的水平，但是对系统的反作用增加，并且后选择概率较小。
2018-09-27 quant-ph
Weak measurement combined with quantum delayed-choice experiment and implementation in optomechanical system
弱测量[1，19]与使用量子分束器而不是分束器的量子延迟选择实验相结合，产生了令人惊讶的放大效应，即，反直觉的负放大效应。我们指出这种效应是由于系统的波和粒子行为引起的，由于系统和量子分束器中的辅助系统的纠缠，不能用半经典波动理论解释。利用量子力学中关于波粒二象性的放大机制，我们提出了一种在光机系统中实现弱测量的方案。
2015-09-02 cond-mat.quant-gas cs.IT math.IT
Weak force sensing based on optical parametric amplification in a cavity optomechanical system coupled in series with two oscillators
本文提出在腔光力学系统中结合光学参量放大与两个串联耦合振子，通过简正模劈裂和腔场压缩的联合效应抑制量子噪声，从而提升弱力传感精度。
2024-08-07 quant-ph
Parametric Amplification of an Optomechanical Quantum Interconnect
将超导量子比特连接到光纤需要将微波光子转换为光子。现代实验演示表明，微波谐振腔和光学腔之间的强耦合通过声子模式介导的机械振荡器。该范例换能实验受在电磁谐振器上具有恒定驱动振幅的理论效率的限制。通过在微波谐振腔和光学谐振腔中加入参量驱动，我们发现通过量子换能器的转换信号被放大，同时保持较低的附加噪声水平。基于量子光学的输入-输出形式，提出了一种驱动激光器时变控制的理论框架，并解析求解了控制信号参数驱动系统时的转换效率和附加噪声。我们的研究结果表明，更好的转导效率和较低的附加噪声在不同的参数制度相关的电流转导实验。
2022-10-15 physics.optics quant-ph
An optomechanical elevator: Transport of a Bloch oscillating Bose-Einstein condensate up and down an optical lattice by cavity sideband amplification and cooling
分析了在激光泵浦光腔中，原子玻色-爱因斯坦凝聚体与光晶格相互作用的光力学性质，并讨论了在均匀偏置力（如重力）作用下的光力学性质。倾斜晶格中的原子波包经历布洛赫振荡;在腔中，原子对光的反作用导致腔内晶格在布洛赫频率下的时间依赖调制。当布洛赫频率与腔阻尼率的数量级成正比时，我们发现原子在晶格中的输运要么向上，要么向下。输运动力学可以解释为动态反作用引起的边带阻尼/放大的光机械布洛赫振荡器的表现。取决于泵浦腔失谐的符号，原子被传输，或者与偏置力，伴随着泵浦激光的频率的上转换或下转换。我们还评估了使用光机械布洛赫振荡器，使连续测量力的布洛赫频率读出的前景。在这种情况下，我们建立了显着的结果，光学弹簧效应是不存在的，布洛赫频率不修改的反作用。
2016-02-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Beating quantum limits in optomechanical sensor by cavity detuning
研究了基于失谐高精谐振腔的可动镜光机械传感器的量子极限。我们表明，在失谐腔中的光施加在反射镜上的辐射压力引起反射镜动力学的修改，并使反射镜的运动敏感的信号。这导致通过反射镜动力学放大信号，并且导致传感器灵敏度的提高超过标准量子极限，达到仅与反射镜的机械耗散相关的最终量子极限。这种改进与失谐信号回收引力波干涉仪中的预测有些相似，并使高精谐振腔成为测试这些量子效应的模型系统
2006-02-03 gr-qc 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
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
Suppressing laser phase noise in an optomechanical system
提出了一种在不增加光机械单光子耦合强度的情况下抑制激光相位噪声的方案。在该方案中，由克尔非线性和杜芬非线性产生的参量放大项分别抑制了激光相位噪声和增强了有效的光机耦合。有趣的是，降低激光相位噪声导致增加的热噪声，这是抑制宽带压缩真空环境。为了体现该方案的优越性，我们以量子存储和稳态光机纠缠为例进行了数值模拟，相应的数值结果表明，激光相位噪声得到了极大的抑制。我们的方法可以为研究其他量子现象铺平道路。
2021-07-08 quant-ph
Quantum-Limited Amplification of Cavity Optomechanics without Resolved Sideband Condition
提出了一种不受可分辨边带条件限制的保相放大方案。因此，我们的增益带宽产品是约一个数量级大于现有的建议。在我们的模型中，一个额外的腔耦合到腔光机系统。因此，我们的工作频率是连续可调的，通过调整两个腔的耦合系数。
2015-06-15 quant-ph
Phase-dependent optical response properties in an optomechanical system by coherently driving the mechanical resonator
本文从理论上探讨了在电磁感应透明条件下，机械谐振腔由附加相干场驱动的光机系统的光学响应特性。在这种配置中，发生更复杂的量子相干和干涉现象。特别是，我们发现探测透射谱取决于外加场的总相位。我们的研究还提供了一种有效的方法来控制扩增的传播。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Weak measurement amplification in optomechanics via a squeezed coherent state pointer
提出了一种利用单光子后选择放大光机腔中反射镜位移的方案，其中反射镜初始制备在压缩相干态。这种放大依赖于压缩相干态的涨落增强，是由依赖于压缩相干态的量子力学的非对易性引起的，而这一点不能用标准的弱测量来解释[1，25]。
2015-09-03 quant-ph
Steady-state Mechanical Squeezing in an Optomechanical System via Duffing Nonlinearity
力学系统中的量子压缩不仅是宏观量子效应的一个重要特征，而且还可以用来推进弱力的计量学。在这里，我们表明，强的机械压缩在稳态下可以产生的光学机械系统的机械非线性和红失谐单色驱动的腔模式。这种压缩是由非线性参量放大和腔冷却共同作用的结果，并且对机械模的热涨落具有鲁棒性。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Position Estimation of a Parametrically Driven Optomechanical System
本文研究了同时受失谐参量放大和连续量子测量作用的机械振子的位置估计。这个模型，它可以用来产生压缩态，适用于一般的光机电系统。使用随机主方程的形式主义，我们推导出一般公式减少一个正交运动的位置不确定性。导出了从测量记录中提取最优位置估计的滤波器。我们还发现，由于这个计划并没有工作到远反作用为主的制度，实施解决边带冷却改善压缩只有轻微的。
2012-08-03 quant-ph
Coherent Cancellation of Backaction Noise in optomechanical Force Measurements
光机械探测器已经达到了位置和力传感的标准量子极限，其中测量反作用噪声开始成为灵敏度的限制因素。M. Tsang和C.物理学中的洞穴。105 123601（2010）。我们提供了这种方法的详细分析，并评估其优点，要求和局限性。我们的结论是，基于微光学机械系统的原理证明演示是苛刻的，但可能的。然而，对于与引力波探测器相关的参数，对反作用规避的要求似乎是禁止的。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall gr-qc quant-ph
Nonreciprocal light transmission via optomechanical parametric interactions
光或微波信号的非互易传输在涉及敏感测量的各种应用中是必不可少的。在本文中，我们研究了光机械诱导定向放大和隔离的一般设置，包括两个腔和两个机械振荡器，通过专门使用蓝色边带驱动音。由两个腔模式定义的输入和输出端口分别通过由两个机械谐振器介导的相干和耗散路径耦合。通过选择合适的传输相位和驱动场强度，可以在较低的热温度下实现定向放大器或隔离器，它们都表现出工作在两个镜像频率的双向非互易性。非互易器件可以通过光学和微波领域的光机械和机电装置来证明。
2021-10-21 quant-ph
Conditional dynamics of optomechanical two-tone backaction-evading measurements
机械运动的反作用规避测量可以达到低于零点不确定度和量子压缩的精度，这使得它们成为量子精密测量和量子信息处理的资源。我们提供了超越标准绝热近似的双音反作用规避测量中光机系统条件状态的精确表达式，并进行了广泛的数值模拟以超越通常的旋转波近似。我们预测同时存在的条件机械压缩，腔内压缩，和光机纠缠。我们进一步对两个机械模和一个腔模的多模光机系统进行了类似的分析，发现了条件的机械Einstein-Podolski-Rosen纠缠和真正的三重光机纠缠。我们的分析是直接相关的国家的最先进的光学机械实验，已进入反作用为主的政权。
2020-07-03 quant-ph
Enhanced nonlinear interactions in quantum optomechanics via mechanical amplification
我们提出了一种方法，指数增强的光机械系统中的单光子耦合强度，只使用额外的线性资源。它允许人们达到光力学的量子非线性区域，其中在单光子水平上观察到非线性效应，即使裸耦合强度远小于机械频率和腔阻尼率。我们的方法是基于使用一个大振幅，强烈失谐的机械参数驱动放大机械零点波动，从而提高辐射压力的相互作用。它还具有允许时间相关控制的好处，从而实现脉冲方案。对于一个双腔光学机械装置，我们表明，我们的计划产生的光子封锁的实验可访问的参数，甚至使生产的光子态与负维格纳函数的可能。我们讨论了如何我们的方法是一个例子，一个更一般的策略，增强玻色子介导的两粒子相互作用和非线性。
2015-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Force sensing in an optomechanical system with feedback-controlled in-loop light
量子控制技术在宏观尺度上的应用为我们提供了基础物理和实际应用的机会。其中，基于测量的反馈可以有效地控制光学机械系统和量子增强传感。在本文中，我们提出了一种近共振窄带力传感器，具有极低的光学附加噪声的光学机械系统受到反馈控制的环内光。由于反作用噪声和不精确噪声的存在，膜的内禀运动（包括零点运动和热运动）受到测量附加噪声的影响。我们表明，在最佳的低噪声制度，该系统是类似于一个光机械系统包含一个近量子限制的光参量放大器耦合到一个工程水库与腔相互作用。因此，反馈回路增强了系统对输入的机械响应，同时保持测量的光学附加噪声低于标准量子极限。此外，基于反馈的系统提供比没有反馈的相同系统大得多的放大带宽。
2021-06-21 quant-ph
Coherent Quantum-Noise Cancellation for Optomechanical Sensors
使用量子光力学动力学的流程图表示，我们设计的相干量子噪声消除方案，可以消除在所有频率的辐射压力引起的反作用噪声，从而克服标准的量子限制的力传感。所提出的方案可以被看作是新的例子相干前馈量子控制。
2010-08-17 gr-qc quant-ph
Cavity optoelectromechanical regenerative amplification
实验证明了腔式光机电再生放大技术的可行性。光学腔增强了机械转换，即使对于重型振荡器也可以进行灵敏的测量。一个27.3 MHz的机械模式的微型环形线圈的线宽缩小到6.6 \pm 1.4兆赫，30倍小于以前实现的辐射压力驱动在这样的系统。这些结果可能有应用领域，如超灵敏的光机械质谱。
2012-06-29 cond-mat.mes-hall physics.ins-det physics.optics
Quantum-Limited Amplification via Reservoir Engineering
我们描述了一种新的保相量子放大器，它利用了参数耦合三模玻色子系统中的耗散相互作用。耗散相互作用的使用提供了一个基本的优势，标准的基于腔的参量放大器：大光子数增益是可能的量子限制的附加噪声，没有限制的增益带宽产品。我们表明，该计划是足够简单，以实现在光机系统和超导微波电路。
2014-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Significant enhancement in refrigeration and entanglement in auxiliary-cavity-assisted optomechanical systems
我们提出了如何通过将泵浦辅助腔耦合到光机械腔来实现显著增强的量子制冷和纠缠。我们得到的分析和数值结果，并找到最佳的制冷和纠缠的条件下的腔辅助（ACA）机制。我们的方法导致了一个巨大的放大的净制冷率，并揭示了ACA纠缠有一个更强的噪声容忍能力相比，在没有辅助的情况下。通过适当地设计ACA机制，可以很好地调节有效的机械磁化率，并且可以产生真正的冷却腔光子、辅助腔光子和声子的三重纠缠。具体地说，我们表明，无论是光机械制冷和纠缠可以大大增强蓝失谐驱动的辅助腔，但抑制红失谐的情况下。我们的工作为宏观力学系统的进一步量子控制以及脆弱量子资源的增强和保护铺平了道路。
2021-10-06 quant-ph
Optomechanical back-action evading measurement without parametric instability
我们审查一个计划，用于执行一个机械正交的光学机械设置的反作用回避测量。该方案的实验应用受到了参数不稳定性的限制，这些参数不稳定性通常是由腔中的电磁能量与机械频率的轻微依赖性引起的。我们发现，一个简单的修改的光学驱动器可以有效地消除参数的不稳定性，即使在高腔内功率，允许现实的设备，以实现在测量的正交亚零点的不确定性。
2013-08-09 quant-ph
Weak measurement amplification based on thermal noise effect
对于后选弱测量的研究大多集中在以纯高斯态为指针，只能给出一个达到基态涨落水平的放大极限。当指针初始化为热态时，我们发现后选择后的放大极限可以达到热涨落水平，说明达到热涨落水平的放大效应也随着温度的升高而增强，同时也给出了不同于纯高斯态指针的放大机制.为了说明这些结果，我们提出了两种方案，实现光机械系统中的单光子引起的机械振荡器的位移的室温放大。这两种方案都能将机械振子的原始位移提高近7个数量级，达到$ 0.26$ nm的位移灵敏度。这种放大效应可以用来观察单个光子对室温机械振荡器的影响，这在传统的测量中是很难检测到的。
2019-10-14 quant-ph
All-optical quantum simulation of ultrastrong optomechanics
单光子光机效应的观测是腔光机学中一个重要的研究课题。然而，实现超强光机相互作用仍然是一个很大的挑战。在这里，我们提出了一个全光学方案来模拟基于Fredkin型相互作用的超强光机耦合，它由两个交换耦合模式组成，耦合强度取决于另一个控制模式中的光子数。根据Bogoliubov近似的物理思想，通过利用强驱动来泵浦两个交换模式中的一个来实现位移放大，从而辅助这种耦合增强。我们的数值模拟表明，增强的光机耦合可以进入单光子强耦合甚至超强耦合区。我们还展示了在该系统中宏观量子叠加态的产生和量子测量的弱到强跃迁的实现。这一工作为在现有实验平台上实现单光子光机效应的量子模拟奠定了基础。
2022-01-12 quant-ph
Controllable optical response by modifying the gain and loss of a mechanical resonator and cavity mode in an optomechanical system
本文从理论上研究了由无源光腔和有源机械谐振腔组成的强驱动光机系统。当光机械耦合强度变化时，观察到相变，这是类似于在$\mathcal{PT}$对称系统中观察到的那些。通过改变机械谐振器的增益和光腔模的损耗，可以控制光的传输。特别是，我们发现：（i）对于平衡的增益和损耗，可以通过控制场改变光机械耦合强度来调谐光放大和吸收;（ii）对于不平衡的增益和损耗，即使具有微小的机械增益，也可以在临界点附近观察到光机械诱导的透明和反常色散，这表现出超长的群延迟。时间延迟$τ$可以通过控制场调节光机耦合强度来优化，并且与常规光机系统（$τ\sim1$ $μ\mathrm{s}$）相比，时间延迟$τ$提高了几个数量级（$τ\sim2$ $\mathrm{ms}$）。机械增益的存在使得群延迟对环境扰动更鲁棒。我们的建议提供了一个强大的平台来控制光传输使用$\mathcal{PT}$ -仿石光机系统。
2016-09-08 physics.optics quant-ph
Dynamics of an optomechanical resonator containing a Quantum Well induced by periodic modulation of cavity field and external laser beam
本文详细研究了由光机械腔中的量子阱组成的非定常系统的动力学。用腔动镜的经典运动和量子化运动研究了该系统。在这两种情况下，腔频率都是在时间上快速调制的。给出了所得的周期调制谱。特别地，我们研究了双光子过程对腔内光子数的影响。对于这些非稳态系统，还检查了量子阱中激子发射的荧光强度。观察到荧光光谱的初始阶段有助于检测双光子过程。研究还发现，在强调制下，双光子过程占主导地位，而在弱调制下，荧光占主导地位。我们还分析了系统的动力学引起的外泵浦激光器的周期性调制与恒定的腔频率。外部激光泵浦的这种调制有助于声子放大。
2013-10-23 quant-ph
Generalized nonreciprocity in an optomechanical circuit via synthetic magnetism and reservoir engineering
合成磁性已被用于控制电荷中性激发的应用范围从经典的光束转向量子模拟。在光力学中，辐射压力诱导的光学（光子）和机械（声子）激发之间的参数耦合可以用来打破时间反演对称性，为合成磁性提供先决条件。在这里，我们设计和制作了一个硅光机械电路与两个光机械腔之间的光学和机械连接。用相位相关的激光驱动两个腔导致合成的磁通量，其与机械浴的耗散耦合相结合，导致具有35 dB隔离的光子的非互易传输。此外，使用蓝色失谐光的光泵浦表现为光子和声子之间的粒子非守恒相互作用，导致在隔离器直通方向上的12dB的定向光放大。这些结果表明，利用光机械电路，以创建一个更一般的类的非互易光学器件的可行性，并进一步，使新的拓扑相位的光和声音的微芯片上。
2016-08-11 physics.optics quant-ph
Improving force sensitivity by amplitude measurement of light reflected from a detuned optomechanical cavity
机械振子所受微弱连续力的测量是各种物理实验中的基本问题。从根本上说，它受到了用于检测振荡器位移的计量器的量子反作用的阻碍。在干涉位移测量的背景下，我们在这里提出并证明了相干反作用抵消方案的工作原理。通过测量从失谐的光机械腔反射的光的振幅正交，在该光机械腔中产生刚性光学弹簧，可以在窄频带中消除反向作用。该方法为在不需要注入压缩光或稳定的零差读出的情况下提高受量子反作用限制的实验的灵敏度提供了一种简单的方法。
2021-05-21 gr-qc physics.ins-det quant-ph
Frequency upconversion of infrared signals via molecular optomechanical cavities
Center for Theoretical Physics & School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学理论物理中心与物理光电工程学院）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
研究通过分子光力学谐振腔实现红外信号到可见光的频率上转换，分析了不同调制条件下转换效率及噪声特性，发现红移区域反斯托克斯边带转换效率更高。
2026-04-20 quant-ph
Topological optomechanical amplifier with synthetic $\mathcal{PT}$-symmetry
我们提出了如何在不使用任何有源介质的情况下实现光力学中的合成$\mathcal{PT}$对称性。我们发现在这样的系统中利用Stokes过程可以导致异常点（EP）的出现，即，系统的本征值和本征向量的合并。通过包围EP，可以实现非互易光放大和手征模式切换。因此，我们的合成$\mathcal{PT}$ -对称光机械工程作为一个拓扑光机械放大器。这提供了一个令人惊讶的简化路线，以实现$\mathcal{PT}$对称的光学机械，表明广泛的EP设备可以创建和用于各种应用，如拓扑光学工程和纳米机械加工或传感。
2022-02-02 physics.optics quant-ph
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
Dynamic Brillouin cooling for continuous optomechanical systems
一般来说，使用光机相互作用的基态冷却在光耗散高于机械耗散的情况下实现。在这里，我们表明，光机械基态冷却在一个连续的光机械系统是可能的，通过使用后向布里渊散射，而机械耗散超过光耗散，这是常见的情况下，在光波导。通过脉冲泵浦调制光机械耦合的强度来抑制强耦合区的加热过程，从而在反斯托克斯后向布里渊过程中实现冷却。利用这种动态调制，可以实现具有几个数量级的冷却因子，这打破了稳态冷却极限。这种调制方案也可以应用于前向模间布里渊散射产生的布里渊冷却。
2022-08-14 quant-ph
Gravimetry enhanced by nonreciprocal optomechanical coupling
本文提出利用耗散光机械腔中的非互易耦合测量重力加速度，证明其在强单光子驱动、双光子临界点及弱驱动量子 Fisher 信息等情形下均优于互易耦合。
2025-05-14 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
Optical nonreciprocity induced by quantum squeezing in temperature sensitive optomechanical systems
本研究探究χ⁽²⁾微环光力学系统中由定向量子压缩诱导的光学非互易性，揭示热声子数对单光子传输隔离比及光子关联统计特性的影响，提出其可用于超低温精密温度测量，丰富量子网络与量子信息处理应用。
2025-03-19 quant-ph
Optomechanical cooling beyond the quantum backaction limit with frequency modulation
在通常的光机械冷却中，即使系统没有热元件，它仍然有一个量子极限-称为量子反作用极限（QBL）-与散粒噪声有关的最小声子数。通过研究光机系统（OMS）的边带冷却机制，发现在系统中引入能够抑制Stokes加热过程的频率调制（FM），可以显著改善边带冷却。我们分析并论证了在标准OMS的整个稳定区中声子数低于QBL重新定义的原因。通过数值求解从具有宽系统参数的量子主方程导出的二阶矩的微分方程，进一步检查上述分析，所述宽系统参数范围从弱耦合（WC）到超强耦合（USC）和分辨边带（RSB）到未分辨边带（USB）制度。与没有FM的情况相比，即使在常规的不稳定区，也可以实现稳定的基态冷却。
2018-11-14 quant-ph
Nonreciprocal Optomechanical Entanglement against Backscattering Losses
我们提出了如何实现光和运动的非互易量子纠缠，并揭示了它对随机损失的反直觉鲁棒性。我们发现通过Sagnac效应分裂自旋共振器的反向传播光，光子和声子可以在选定的方向上强烈纠缠，但在另一个方向上完全不相关。这使得即使在没有任何经典非互易性的情况下也可以实现量子非互易性，并且还可以在实际设备中实现对抗后向散射损失的显著纠缠恢复。我们的工作提供了一种通过利用各种非互易器件来保护和设计量子资源的方法，用于构建抗噪声量子处理器，实现手性网络和反作用免疫量子传感器。
2020-10-06 quant-ph
Generalized analysis of quantum noise and dynamic back-action in signal-recycled Michelson-type laser interferometers
我们分析了用于探测引力波和台式量子光学力学实验基础研究的迈克尔逊型干涉仪中辐射压力引起的镜面运动和光场的相互作用，重点关注具有（轻微）不平衡分束器和（小）偏离暗端口的非对称机制。正如最近所示，这种制度提供了新的有趣的功能，特别是稳定的光学弹簧和光学冷却腔共振。我们表明，一般的性质，在迈克尔逊型干涉仪的光机耦合不适合标准的色散/耗散二分法。特别是，一个对称的迈克耳孙干涉仪与信号循环，但没有功率循环腔的特点是一个纯粹的耗散光机械耦合;只有在不对称的存在，额外的色散耦合出现。在具有信号和能量循环腔的引力波探测器中，发生了另一种“相干”类型的光机械耦合。我们在这里开发了一个通用的框架分析的非对称迈克尔逊型干涉仪，其中也包括载波光注入到两个端口的干涉仪的可能性。利用这一框架，我们深入分析了迈克尔逊-萨尼亚克干涉仪的“反常”特征，这些特征在以前的工作中已经讨论过并在实验中观察到[1-3]。
2016-04-05 gr-qc quant-ph
