Correlations in emitters coupled to plasmonic waveguides
我们报告的量子，经典，和总的相关性在一组遥远的量子发射器耦合通过它们的相互作用与等离子体激元模式的一维波导驱动的外部激光场。发射体与等离子体模式的耦合及其对集体衰变率的影响表明，纠缠在量子比特动力学中并不起重要作用。相反，不和谐是重要的数量，应该作为一种资源加以利用。
2013-12-23 quant-ph
Super-Heisenberg Non-Equilibrium Quantum Sensing with Waveguide-Coupled Emitters
Palacký University（帕拉茨基大学）；Shanghai Institute for Advanced Studies, University of Science and Technology of China（上海高等研究院，中国科学院大学）
利用波导耦合发射体阵列作为非平衡探针，通过优化发射体间距抑制超辐射衰变，实现量子Fisher信息超越海森堡极限，并延长其寿命。
2026-06-11 quant-ph
Subradiant Dimer Excitations of Emitter Chains Coupled to a 1D Waveguide
这封信表明，链的光学或微波发射器耦合到一个一维波导支持subradiant状态与密切对激发发射器，它有更长的寿命甚至比最subradiant状态只有一个单一的激发。在无限长链的极限下，得到了无辐射激发二聚体态的精确解析表达式。要了解这些国家的机制，我们提出了一个正式的等效subradiant二聚体和单一的本地化激发链缺陷（未占用的网站）周围。我们的分析映射允许扩展到耦合到3D自由空间真空场的发射极链。
2019-11-11 quant-ph
Multi-emitter oscillating bound states in Waveguide QED
Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón (INMA), CSIC-Universidad de Zaragoza（阿拉贡纳米科学与材料研究所（INMA），西班牙科学研究中心-萨拉戈萨大学）；Departamento de Fisica de la Materia Condensada, Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学凝聚态物理系）；Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理科学学院）
本研究通过波导量子电动力学平台，揭示了多发射体振荡束缚态的形成机制及其在非局部平衡态中的动态行为。
2026-02-17 quant-ph
Emergent Oscillating bound states in a semi-infinite linear waveguide with a point-like $Λ$-type quantum emitter driven by a classical field
本研究在半无限波导中耦合点状$\Lambda$型量子发射器，由经典场驱动，实现了振荡束缚态，打破了其仅存在于巨原子的限制。
2024-05-28 quant-ph
Quasi-degenerate resonant eigenstate doublets of two quantum emitters in a closed waveguide
本文研究闭合波导中两个量子发射体的准简并共振本征态双峰，发现特定距离比下可共存，为量子技术提供二能级系统操控工具。
2025-09-10 quant-ph
Coherent nonlinear optics of quantum emitters in nanophotonic waveguides
相干量子光学，其中光子与发射体的相互作用不会扰乱相位相干性，是许多量子光学效应和新兴技术的核心。耦合到纳米光子波导的固态发射器是量子器件的有前途的平台，因为这种组合是可扩展的。然而，由于发射器的固态环境的动态特性，在这些系统中达到完全相干是具有挑战性的。在这里，我们回顾了与纳米光子波导耦合的固态量子发射器的相干光-物质相互作用的进展。我们首先为准一维系统中的二能级系统的相干和非线性光-物质相互作用奠定了理论基础，然后对实验实现进行了基准测试。然后，我们讨论了高阶非线性，由于增加了不同频率的光子，更复杂的能级计划的发射器，并通过共享的光子模式的多个发射器的耦合。在整个过程中，我们强调了基于这些连贯的相互作用的应用程序和新效果的协议，实现它们所采取的步骤，以及仍然需要克服的挑战。
2019-12-17 quant-ph
Bound states and the collective dynamics of Distant Quantum Emitters coupled to a chiral waveguide
本文研究了两个手性耦合到1D波导的远距离两能级量子发射器的集体动力学，发现其自发辐射可被增强、抑制或完全抑制，并揭示了完全抑制机制源于QE-光子束缚态的存在。
2025-09-14 quant-ph
Stabilization of dark states in emitter arrays coupled to a half-waveguide
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of South Florida（南佛罗里达大学）
该研究针对耦合半波导的发射体阵列，通过对各发射体施加最优频移稳定暗态，可在超导量子比特平台实现，为量子信息存储等开辟新途径。
2026-09-04 quant-ph
Coherent response of inhomogeneously broadened and spatially localized emitter ensembles in waveguide QED
本文研究波导中非均匀展宽且空间局域的发射体系综，提出近似分析方法，展示集体共振可克服非均匀展宽实现高消光，并论证稀土离子系综可实现强耦合，拓展了WQED至固态相干系综。
2024-02-11 quant-ph
Non-Markovian delay-assisted sensing with waveguide-coupled quantum emitters
Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀雅特光学学院）；Quantum, Photonics, and Computing Group, RTX BBN Technologies（RTX BBN科技公司量子、光子和计算组）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Maryland（马里兰大学电气与计算机工程系）；Department of Physics, The University of Arizona（亚利桑那大学物理系）
研究揭示波导耦合量子发射体在长距离分离和外部场作用下，非马尔可夫延迟反馈可增强量子 Fisher 信息用于检测场梯度，通过形成原子-光子准束缚态延长场与发射体的相互作用时间，提升分布式量子传感能力。
2026-05-06 quant-ph
Collective photon routing improvement in a dissipative quantum emitter chain strongly coupled to a chiral waveguide QED ladder
本文研究了单光子在一维周期链中的路由方案，链中的两个量子发射体（QE）与两个波导呈梯形强耦合。已知的是，对于单发射器手性波导阶梯设置，如果满足谐振条件并且完全忽略自发发射，则光子可以以$100\%$概率（确定性地）从一个波导重定向到另一个波导。然而，当包括自发发射时，路由方案变得相当不完善。在本文中，我们提出了一个解决这个问题的方法，通过考虑一个链的QE，其中除了波导介导的相互作用之间的发射器，一个直接的和无限长范围的偶极-偶极相互作用（DDI）被考虑在内。我们发现，从强DDI所产生的集体效应保护路由方案从自发发射损失。特别是，我们证明了路由器操作可以改善从$58\%$到$95\%$在一个典型的耗散手性光-物质界面组成的纳米线模式强烈相互作用的线性链的30个量子点。随着近年来手征量子光学实验的进展，量子阱与锥形纳米纤维的倏逝耦合可以作为实验实现这项工作的平台。
2020-06-20 quant-ph
Waveguide transport mediated by strong coupling with atoms
研究了偶极-偶极相互作用（DDI）下一维波导与量子发射链耦合的单光子散射特性。光子输运对倏逝耦合发射体的位置极其敏感。利用实空间哈密顿量推导了含两个辐射源的链在DDI作用下反射和透射振幅的解析表达式。两种情况下，其中两个发射器对称和非对称耦合到波导，进行了详细讨论。结果表明，由于DDI的存在，反射和透射典型光谱分裂为两个峰。光谱中的Fano最小值也可用于估计DDI的强度。此外，DDI使光谱强烈不对称，并在零透射的区域中创建透射窗口。文中还给出了由多个辐射源组成的链的散射谱。我们的关键发现是，DDI可以扩大高反射的频带宽度时，链由许多发射器。
2017-04-12 quant-ph
Waveguide quantum electrodynamics in squeezed vacuum
研究了一般多辐射源系统与压缩真空库的耦合动力学，基于Weisskopf-Wigner近似导出了该系统的主方程。在这个理论中，我们考虑了压缩源位置的影响，这在以前的研究中通常被忽略。我们应用这个理论的准一维波导的情况下，在一维压缩是实验上可以实现的。我们表明，虽然偶极-偶极相互作用诱导的普通真空依赖于发射体的分离，由于压缩真空的双光子过程依赖于相对于压缩源的发射体的位置。通过改变发射体的位置，可以控制压缩真空中波导QED的退相率、衰减率和共振荧光。此外，我们还证明了当质心位置满足一定的条件时，任意初始态都可以达到相同辐射源的稳态最大纠缠NOON态。
2018-01-12 quant-ph
Passive photonic CZ gate with two-level emitters in chiral multi-mode waveguide QED
本文提出利用二能级发射体阵列与手性多模波导的耦合，在极化激元本征态间诱导非线性π相移，从而实现高保真度的确定性无源光子条件门，并指出其可在拓扑光子平台等系统中实现。
2024-07-08 quant-ph
Simple analytical model describing the collective nonlinear response of an ensemble of two-level emitters weakly coupled to a waveguide
本文提出解析模型研究弱耦合于单模波导的二能级发射体系综的集体非线性光学响应，推导了二阶相干函数与压缩谱，并证明其可生成非经典光态。
2025-03-07 quant-ph
Photon-Number-Resolving Detector Based on a Cascade of Waveguide-Coupled Quantum Emitters
本文研究由级联波导耦合Lambda型发射体组成的光子数可分辨探测器，利用格林函数和量子轨迹方法推导其在线性与非线性区的精度，发现该方案在现实条件下优于基于分束器空间解复用的传统探测器。
2025-07-11 quant-ph
Unconventional Quantum Electrodynamics with Hofstadter-Ladder Waveguide
我们提出了一种新的量子电动力学（QED）平台，其中量子发射器与霍夫斯塔德梯形波导相互作用。我们展示了几个有趣的现象，源于奇异色散关系和真空模式的有效自旋轨道耦合导致的属性，这在其他QED设置没有类似的。首先，假设发射体的频率与低频段共振，我们发现自发发射是手征的，并且大部分光场是单向衰减的。数值和分析结果表明，Hofstadter梯形波导可以被设计成一个性能良好的手征量子总线。第二，通过考虑它们的低频带以下的频率，探索了巨原子形式的发射体的动力学。由于量子干涉的存在，我们发现发射极-波导相互作用和束缚态的振幅都受到巨发射极尺寸的周期性调制。周期长度取决于自旋轨道耦合引起的能量极小点的位置。最后，我们考虑了两个巨辐射体之间的相互作用，发现当最大相消（相长）干涉发生时，它们的偶极-偶极相互作用消失（增强）。
2022-10-05 quant-ph
Optimal two-photon excitation of bound states in non-Markovian waveguide QED
束缚态出现在波导QED系统中，发射极和光子模之间的耦合具有很强的频率依赖性。虽然用单光子波包激发这样的束缚态是不可能的，但由发射体介导的光子-光子相互作用可以用来用双光子态激发它们。在这封信中，我们使用散射理论提供上限的激发概率为一般的非马尔可夫波导QED系统，并表明，这一限制可以达到一个双光子波包与消失的不确定性的总光子能量。此外，我们还分析了具有多个束缚态的多发射极波导QED系统，并提供了一个系统的双光子波包的结构，可以激发这些束缚态的给定叠加。作为具体的例子，我们研究了具有单发射体和多发射体以及时滞反馈的波导QED系统中的束缚态俘获。
2020-09-18 quant-ph
Two-Photon Scattering by a Cavity-Coupled Two-Level Emitter in a One-Dimensional Waveguide
我们证明了在一维波导中，双光子输运可以被耦合到腔中的二能级发射体所调制。在普通情况下，由于多次反射和散射，透射光比没有腔体的情况具有更宽的频谱。但当两个光子与腔共振反射频率共振时，透射光的频谱变得比没有腔时的频谱窄。这意味着适当地调谐腔谐振频率可以改善光子-光子相互作用。此外，我们还发现在发射极跃迁频率的两侧，双光子强度关联函数几乎是相反的，而不是相同的，这正是双光子的Fano共振线的形状。这种效应对于降低光学MEMS器件中的功率阈值和传感应用是重要的。当发射极跃迁频率等于高Q腔的谐振频率时，我们的结果与最近的实验和理论相一致。
2011-11-28 quant-ph
Bimodal non-Gaussian photonic states from a single quantum emitter in a waveguide
Sorbonne Université, CNRS, ENS-PSL Research University, Collège de France（索邦大学、法国国家科学研究中心、巴黎文理研究大学、法兰西公学院）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Palacký University（帕拉茨基大学）
该研究利用耦合到手性波导的单个二能级系统，通过不同输入脉冲产生非高斯光子态，分析了耦合缺陷等影响并提出恢复手性相互作用的干涉方案，为相关量子态制备提供了可行路径。
2026-10-15 quant-ph
Programmable directional emitter and receiver of itinerant microwave photons in a waveguide
本文从理论上证明了单个微波光子在波导中的动态选择性双向发射和吸收。所提出的设备是一个人造分子，由两个量子比特耦合到波导四分之一波长分开。通过使用基于输入-输出理论的模拟，我们表明，在准备一个适当的纠缠态的两个量子比特，光子被定向发射的相消干涉的结果发生在右侧或左侧的量子比特。此外，我们证明了这种人工分子具有按需吸收和传输入射光子的能力，这是创建完全互连的一维量子网络所必需的功能，其中量子信息可以在任何两个给定的节点之间交换。
2020-11-26 quant-ph
Distant emitters in ultrastrong waveguide QED: Ground-state properties and non-Markovian dynamics
本文从自旋玻色子模型出发，在旋转波近似下研究了两个两能级辐射体与一维欧姆波导耦合系统的静态和动态性质。利用静态和动态极化子Ansätze方法研究了有限间距对两量子比特系统的类伊辛相互作用、量子比特频率重整化、基态磁化强度和纠缠熵的影响.基于以前的工作，我们推导出一个有效的近似哈密顿量的双杂质SBM保持激发数，从而方便的分析处理。特别是，它使我们能够引入非马尔可夫性所产生的延迟反馈效应在两个遥远的发射器在所谓的超强耦合（USC）制度。我们测试我们的结果进行了数值模拟的离散电路QED模型，找到完美的协议与以前的结果，并显示出有趣的动力学效应产生的超强波导QED与遥远的发射器。特别是，我们重新审视费米两原子问题表明，在USC制度，初始相关性产生两个不同的演化对称和反对称状态，甚至在发射器成为因果连接。最后，我们证明了集体动力学，例如，超辐射或亚辐射不仅受发射器之间的距离的影响，而且由于显著的频率重整化，还受耦合的影响。这构成了USC制度的另一个动态后果。
2021-11-02 quant-ph
Few-photon Transport in Fano-resonance waveguide geometries
我们对少光子传输中的法诺干涉效应进行了理论研究。在适当的条件下，光波导中的局部缺陷会引起高度非对称的传输线形状，这是Fano干涉的特征。对于一个两级发射器放置在这样的缺陷附近，在这里建模为一个部分传输的元素，我们发现一个完整的时间演化的单光子波包和发射器的激发概率的解析表达式。我们展示了部分透射元件如何影响发射器寿命并改变有效系统共振的光谱位置。使用输入输出的形式主义，我们确定的单光子和双光子$ S $矩阵的两个能级发射器和腔发射器系统耦合到波导与部分传输元件。我们展示了如何利用Fano干涉效应来实现一个类似于可调线性或非线性分束器的Hong-Ou-Mandel开关。
2020-04-16 quant-ph
Enhancing quantum transduction via long-range waveguide mediated interactions between quantum emitters
电磁信号在不同频率尺度之间的有效转换是现代通信技术以及新兴的量子信息处理领域的重要组成部分。波导光子学的最新进展使得光-物质耦合的突破成为可能，其中单独的二能级发射器与单独的光子强耦合。在这里，我们提出了一个方案，利用这种耦合，以提高性能的换能器之间的低频信号和光场在单个光子的水平上运行。具体来说，我们演示了如何设计波导中量子点之间的相互作用，以实现耦合到量子点的电场的有效转导。由于固态平台的可扩展性和可集成性，我们的传感器可能成为量子互联网节点的关键构建块。为了证明这一点，我们展示了它如何被用作可见光子和像超导量子比特这样的二能级系统之间的相干量子接口。
2019-08-15 quant-ph
Phase controlled single-photon nonreciprocal transmission in a one-dimensional waveguide
研究了同时耦合到二能级辐射源和单模腔的一维波导中的可控单光子散射。发射器和腔也相互耦合，并形成一个三能级系统内的零和单激发子空间的循环跃迁。因此，发射极-腔耦合强度的相位是一个敏感的控制参数。当发射极和腔位于波导的同一点时，我们证明了入射光子的拉比分裂和准暗态诱导的完全透射。更有趣的是，当它们位于波导的不同点时，可以实现可控的非互易传输，并且非互易性对系统与环境之间的弱耦合具有鲁棒性。此外，我们证明了我们的理论模型是实验可行的，目前可用的技术。
2019-10-18 quant-ph
Heralded deterministic Knill-Laflamme-Milburn entanglement generation for solid-state emitters via waveguide-assisted photon scattering
本文提出了一组预报式确定性协议，通过一维波导-发射器系统中的光子散射特性生成两比特、三比特和N比特KLM态，利用辅助单光子桥接静止量子比特，将非理想散射转化为可探测事件，实现高保真度的任意KLM态生成，适用于长距离多量子比特量子网络。
2025-05-31 quant-ph
Efficient spectroscopy of single embedded emitters using optical fiber taper waveguides
基于使用光纤锥形波导探测单发射器嵌入在薄介质膜的技术进行评估，通过数值模拟。对于一个适当的膜几何形状，光致发光收集效率超过10%的预测，超过了一个数量级的标准自由空间收集的效率。我们的研究结果表明，这些光纤锥形波导提供了良好的前景，执行有效的光谱的单发射器嵌入在薄膜中，如一个单一的自组装量子点在半导体膜。
2009-06-11 physics.optics quant-ph
Purcell factor for point-like dipolar emitter coupling to 2D-plasmonic waveguides
我们从理论上研究了位于任意形状的二维等离子体波导附近的点状偶极发射体的自发发射。我们调用一个明确的链接与波导的模式密度描述的电磁通道，发射器可以耦合。我们得到一个封闭的形式表达的耦合传播等离子体激元，因此扩展的Purcell因子等离子体配置。详细讨论了辐射和非辐射对自发发射的贡献。
2011-07-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence-free many-body Hamiltonians in nonlinear waveguide quantum electrodynamics
本文提出在非线性波导量子电动力学中结合发射体阵列与参数增益，构建耦合强度随间距增加的多体哈密顿量，实现仅靠全局压缩驱动直接从基态相干生成无退相干态，为量子计算等技术铺路。
2024-05-30 quant-ph
Geometry-Controlled Squeezed-Waveguide Enabled Quantum Batteries
Institute for Quantum Science and Engineering, Texas A&M University（德州农工大学量子科学与工程研究所）
本研究探讨压缩波导中多发射体量子电池，发现几何结构通过控制非经典相关性，可调制可提取功，甚至切换电池的被动性。
2026-10-06 quant-ph
Sub-radiant states for imperfect quantum emitters coupled by a nanophotonic waveguide
定制光子结构中量子发射器之间的相干相互作用是未来量子技术的基本组成部分，但在复杂的固态环境中观察仍然具有挑战性，其中必须考虑退相干的作用。在这里，我们研究了在一个现实的固态环境中的一维波导介导的两个量子发射器之间的光学相互作用，专注于创建，人口和检测的亚辐射状态，在存在的退相。我们发现，随着失相的增加，子辐射的签名迅速消失在强度测量，但仍然明显的光子相关测量，特别是当两个发射器分别泵浦，以便有效地填充子辐射状态。应用格林张量方法模拟了光子晶体波导，包括对集成发射器空间位置的依赖性。这项工作奠定了一条路线的实验实现亚辐射态的纳米光子波导含有固态发射器。
2022-06-01 physics.optics quant-ph
Photon Scattering from a System of Multi-Level Quantum Emitters. II. Application to Emitters Coupled to a 1D Waveguide
在前面的文章中，我们介绍了一种形式来研究低强度场的散射从一个系统的多层次发射器嵌入在一个$3$ D介质。在这里，我们展示了如何使用这种光子散射关系来分析从耦合到$1$ D波导的任何通用多能级量子发射器的单光子和弱相干态的散射。减少光子散射关系到$1$ D波导提供了第一次直接解决散射问题，涉及低强度场在波导QED制度。为了展示我们的形式主义是如何工作的，我们考虑多级发射器的例子，并评估传输和反射场的振幅。此外，我们扩展我们的研究，包括一个弱相干光子脉冲的散射的发射器的动力学响应。由于我们的光子散射关系是基于海森堡图片，这是非常有用的问题，涉及光检测的波导结构。我们表明这一点，通过考虑一个特定的问题，在一个多层次的发射器，我们的形式主义展示其全部潜力的光检测状态生成。由于所考虑的发射体是通用的，因此$1$ D结果适用于耦合到$1$ D波导或传输线的原子、离子、量子点、超导量子位和氮空位中心等过多的物理系统。
2018-01-09 physics.optics quant-ph
Superconducting metamaterials for waveguide quantum electrodynamics
在光子带隙结构中嵌入可调谐量子发射器使得能够控制发射器与其光子浴之间的耗散和色散相互作用。在传输带中的操作，在间隙之外，允许在慢光制度中研究波导量子电动力学。或者，将发射极调谐到带隙中导致经由束缚光子态的有限范围发射极-发射极相互作用。在这里，我们将transmon量子比特耦合到具有深亚波长晶格常数（$λ/60$）的超导超材料。该超材料通过周期性地向传输线加载紧凑、低损耗、低无序的集总元件微波谐振器来形成。我们探测系统的相干和耗散动力学通过测量兰姆位移和transmon量子比特的寿命的变化。在带边附近调谐量子比特频率，群指数为$n_g = 450$，我们观察到10 MHz的反常兰姆位移，伴随着量子比特寿命的24倍增强。此外，我们证明了选择性增强和抑制不同transmon跃迁的自发发射，这提供了同时访问长寿命的亚稳态量子比特状态和状态强烈耦合到传播波导模式。
2018-02-05 quant-ph
Non-reciprocal few-photon devices based on chiral waveguide-emitter couplings
我们证明了利用两个波导模式和单个量子发射器之间的手征耦合来设计高效的、非互易的少光子器件的可能性。我们展示了这个系统如何在单光子水平上诱导非互易光子输运，并作为一个光学二极管。之后，我们还展示了相同的系统如何显示出双光子输入的晶体管般的行为。在这两种情况下的效率被证明是大的可行的实验实现。我们的结果说明了手征波导-发射极耦合在量子电路中的应用潜力。
2016-09-07 physics.optics quant-ph
Enhancing the robustness of coupling between a single emitter and a photonic crystal waveguide
我们提出了一个启发式的数学模型之间的关系的几何形状的光子晶体波导和Purcell增强因子在特定的波长的兴趣。我们使用这个模型提出的方法来设计的光子晶体波导最大限度地提高在目标波长的Purcell增强。数值模拟表明，所提出的结构具有鲁棒性的制造缺陷引入到光子晶体的几何形状。
2022-10-13 physics.optics quant-ph
Pronounced non-Markovian features in multiply-excited, multiple-emitter waveguide-QED: Retardation-induced anomalous population trappin
由于真空场振幅的弱频率依赖性，马尔可夫近似被广泛应用于量子光学领域，因此非马尔可夫效应通常被认为在光学电子-光子相互作用中起次要作用。在这里，我们给出了一个例子，其中非马尔可夫性改变了量子光学系统的定性行为，使得马尔可夫近似在定量和定性上都不充分。也就是说，我们研究了一个多发射，多激发波导量子电动力学（波导QED）系统，并包括传播时间延迟。特别是，我们证明了异常的人口陷阱作为一个结果的延迟在波导和三个初始激发发射器之间的激发交换。允许在发射极波导耦合的本地阶段，这种人口陷阱不能使用马尔可夫治疗恢复，证明了非马尔可夫动力学的过程中的重要作用。此外，这种时间延迟的激发交换允许新的稳态，其中一个发射体完全衰减到其基态，而其他两个保持部分激发。
2020-02-04 physics.atom-ph quant-ph
Continuous Narrow-Linewidth Superradiance in Waveguide QED
University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）；Institute for Quantum Optics and Quantum Information of the Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学和量子信息研究所）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Department of Physics, Harvard University（哈佛大学物理系）
研究利用纳米光子波导介导的相互作用，通过选择性泵浦发射器子集合构建有源光学频率参考，实现窄带频率选择和有效反馈机制，带来计量增益，为基于波导的光学频率参考开辟道路。
2026-07-08 quant-ph
Scattering of two photons on a quantum emitter in a one-dimensional waveguide: Exact dynamics and induced correlations
我们发展了一种波函数方法来描述嵌入在一维波导中的量子发射器上的两个光子的散射。我们的方法使我们能够计算整个系统在任何时候的精确动态，以及发射器的传输特性。我们表明，相对于传入的光子的发射器的非线性强烈地依赖于发射器的激发和传入的脉冲的光谱形状，导致在传输的光子，这取决于它们的分离和宽度至关重要。此外，对反向传播的脉冲，我们分析了诱导的量子相关的散射状态下的水平，我们表明，作为一个非线性分束器的光子脉冲的光谱宽度时，发射器的行为是相似的衰减率。
2014-09-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heralded qudit-based high-dimensional entanglement generation for hybrid photon-emitter system by waveguide-mediated scattering
本文提出一种基于波导介导散射的预示式方案，通过输入端口选择在混合光子-发射体系统中生成4维及更高维的多量子dit最大纠缠，无需辅助量子dit且具有鲁棒保真度，可推广至一般d维n量子dit纠缠态。
2025-04-13 quant-ph
Numerical modelling of the coupling efficiency of single quantum emitters in photonic-crystal waveguides
平面光子纳米结构在量子光学中的应用近年来引起了人们的极大关注。在这篇文章中，我们进行全三维数值模拟，充分考虑所有的辐射通道，从而量化的耦合效率的量子发射器嵌入在光子晶体波导。我们利用混合边界条件相结合的主动Dirichlet边界条件的引导模式和完美匹配层的辐射模式。以这种方式，可以确定从量子发射器到周围环境的泄漏，并且可以量化耦合到辐射模式的光谱和空间依赖性。耦合效率的空间图，即$β$因子，揭示了即使对于中等慢的光，也可以实现接近1的$β$，其对于发射器在波导中的位置是非常鲁棒的。结果表明，光子晶体波导是实现单光子和单量子发射体确定性对接的合适平台，在光子量子技术中具有广泛的应用前景。
2017-05-02 physics.optics quant-ph
Long-lived entanglement of two multilevel atoms in a waveguide
我们研究了两个多能级量子发射体的非平凡束缚态的存在以及光子在线性波导中的传播。我们描述了这种状态的存在条件，并确定其一般性质，特别是集中在两个发射器之间的纠缠，这增加了激发的数量。我们讨论了相关的纠缠保存和产生的自发弛豫过程的结果。
2017-06-10 quant-ph
Realization of waveguide many-body quantum optics
University of Vienna（维也纳大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
该研究通过相干耦合固态人工原子到纳米光子波导，实现了多体量子光学，展示了通过量子发射体数量控制的高阶光子相关性，为光子量子模拟器和多体纠缠态的生成提供了新方法。
2026-05-18 quant-ph
Resonant Parametric Photon Generation in Waveguide-coupled Quantum Emitter Arrays
本文提出波导耦合量子发射器阵列中时间调制共振频率产生参量光子的理论，将其解释为动力学卡西米尔效应，并证明可通过调制相位控制发射方向性与光子关联，同时揭示发射光谱对非谐性的依赖及单、双激发态共振。
2024-05-06 physics.optics quant-ph
Integration of hBN quantum emitters in monolithically fabricated waveguides
面元氮化硼（hBN）在集成量子纳米光子学中的潜在应用越来越引起人们的兴趣。然而，为了将hBN建立为集成光子平台，必须建立几个基石，包括量子发射器与光子波导的集成和耦合。在模拟的支持下，我们研究了单片集成的方法，预计其耦合效率比传统的混合堆叠策略高4倍。然后，我们展示了这样的设备从hBN的制造和展示hBN单光子发射器与单片波导的成功集成。我们演示了从量子发射器到波导模式的单光子耦合和片上检测。我们的研究结果建立了一个整体集成hBN单光子发射器的一般框架，并将促进未来的芯片上集成量子光子学与hBN。
2021-07-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Controlling single-photon scattering in a rectangular waveguide by a V-type three-level emitter
本文研究了矩形波导中V型三能级辐射体对单模区以外大范围入射光子的散射。利用Lippmann-Schwinger形式，解析地导出了完全透射和完全反射的充要条件。在单模区，通过调节发射极的参数，可以实现电磁感应透明（EIT）引起的完全透射和Fano共振引起的完全反射。但在多模区，除了输入态是相干叠加态外，没有理想反射，光子不可避免地会进入其他传播模式，这是由于发射体介导的波导模式间的间接相互作用。由有限截面引起的光子输运的其他显著特征包括反射共振的蓝移和截止频率效应。
2019-08-16 physics.optics quant-ph
Subradiance and Superradiant Long Range Excitation Transport among Quantum Emitter Ensembles in a Waveguide
本文提出利用波导中量子发射体间长程周期性偶极-偶极相互作用，实现高度激发的亚辐射态和远距离系综间快速、受控、近乎无损耗的集体能量传输，并展示了其在量子时钟、量子电池等领域的应用潜力。
2024-05-16 quant-ph
High-order quantum correlations in nonlinear waveguide quantum electrodynamics
Academia Sinica（中央研究院）；National Central University（中央大学）；University of Mataram（马塔兰大学）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；Hon Hai Research Institute（鸿海研究院）；National Taiwan University（台湾大学）
研究与参数驱动波导耦合的发射器阵列的量子关联，用有效主方程分析二阶和三阶连接关联，发现可通过调整粒子间距离控制关联，稳态下二阶关联有非单调行为，三阶关联随压缩参数增强，为关联工程提供见解。
2026-07-28 quant-ph
Theory of waveguide-QED with moving emitters
从理论上研究了单激发子空间中由波导和运动的量子发射体组成的系统，对发射体的运动自由度进行了量子力学处理。我们首先描述了单光子散射离开一个单一的移动量子发射体，显示出非互易传输和反冲引起的量子发射体运动能量的减少。然后，我们描述了带隙内的束缚态，这显示了在真实空间中的运动诱导的非对称相位。我们还演示了如何形成一个连续的带与奇异的色散关系，这些束缚态。最后，我们研究了具有各种初始动量分布的初始激发的量子发射体的自发发射，发现相对于静态发射体对应物在占据动力学和发射光子的空间分布中的强烈偏差。我们的工作扩展了波导QED工具箱，包括发射体的量子运动自由度，其在少光子动力学中的影响可以用于量子技术。
2020-07-28 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Enhancement of the indistinguishability of single photon emitters coupled to photonic waveguides
实现大规模量子光子学的主要步骤之一是将单光子源（SPS）与光子集成电路（PIC）集成在一起。为此目的，PIC应提供有效的光耦合和光子不可吸收性的高度保持。因此，通过波导设计来优化不可逆性是特别相关的。在这项工作中，我们已经开发了一个分析模型来计算的耦合和不可逆性的一个理想的点源量子发射器耦合到光子波导取决于源的方向和位置。该模型已通过时域有限差分（FDTD）模拟显示一致的结果进行了数值评估。当发射器嵌入波导的中心时实现最大耦合，但有些令人惊讶的是，当发射器放置在波导的边缘时，最大不稳定性出现，在该边缘处，由于表面不连续性，电场更强。
2021-03-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Coupling Quantum Emitters in WSe2 Monolayers to a Metal-Insulator-Metal Waveguide
将单光子发射器耦合到表面等离子体激元为芯片上量子光子学提供了通用的基础。然而，实现良好的耦合效率需要发射器相对于等离子体激元模式的位置和偶极取向两者的精确对准。我们演示了在2-D半导体，WSe 2自对准的银-空气-银，金属-绝缘体-金属波导中传播的表面等离子体激元的单发射器的耦合。波导在单层中产生应变引起的缺陷，其接近于表面等离子体激元模式，具有有利的偶极取向以用于最佳耦合。我们测量的平均增强率的自发发射的因素为1.89耦合的单缺陷的等离子体激元波导。这种结构提供了一种有效的方式耦合单光子发射器传播等离子体激元，这是实现芯片上的有源等离子体激元电路的重要一步。
2018-09-06 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Cavity Modified Oscillating Bound States with a $Λ$-type giant emitter in a linear waveguide
研究三能级巨型原子与单模腔强耦合及波导中自发辐射，发现由连续谱中两个束缚态叠加产生的振荡束缚态，其辐射场呈现时空干涉与拍频特征，波长和周期由腔光子数控制。
2024-06-25 quant-ph
Time-delayed collective dynamics in waveguide QED and bosonic quantum networks
Instituto de Física Fundamental, IFF-CSIC（基础物理研究所，西班牙国家研究委员会）
本文提出了一种理论框架，用于研究波导量子电动力学中量子发射体在非马尔可夫环境中由于光子延迟导致的集体动力学，揭示了级联超/亚辐射现象。
2026-01-08 quant-ph
Phase-tunable remote nonreciprocal charging in waveguide QED
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Sun Yat-sen University（中山大学）；The Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Research Institute（香港理工大学深圳研究院）；Research Institute for Quantum Technology, The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学量子技术研究所）
该研究提出了一种可调相的波导-量子电子学架构，用于实现远程量子电池充电，通过工程化的波导介导干涉实现方向性和可控性的能量转移，同时抑制反向通道并保留正向通道，从而实现级联式的单向充电。
2026-05-21 quant-ph
