Full quantum solutions to the resonant four-wave mixing of two single-photon wave packets
我们分析了两个同向传播的单光子波包的共振四波混频。我们提出了双光子波函数的解析表达式，并表明存在孤子型量子解决方案，显示保形振荡模式之间的激发交换。潜在的应用，包括量子信息处理进行了讨论。
2003-04-10 quant-ph
Implications of exceptional points for few-photon transport in waveguide quantum electrodynamics
我们确定了非厄米特系统中的例外点物理和波导量子电动力学（QED）系统中的少光子束缚态之间的一般联系。我们证明了在波导QED系统中，局域量子系统存在一个例外点，最紧束缚的少光子束缚态出现在例外点。我们说明了这种连接与明确的计算波导QED系统中，波导耦合到Jaynes-Cummings系统。我们的结果提供了例外点物理的量子特征，并表明例外点物理可以用来理解和控制光子-光子相互作用。
2018-06-29 quant-ph
Cavity quantum electrodynamics on a nanocapillay fiber using a composite photonic crystal symmetric cavity
本研究报道了纳米毛细管光纤上复合光子晶体对称腔的腔量子电动力学条件，通过将单量子发射器置于波腹位置实现87%的最大通道效率，为量子技术中单光子操控应用提供了平台。
2025-07-08 quant-ph
On the interaction of a single-photon wave packet with an excited atom
用半经典和量子方法研究了自由空间中单光子波包与初始激发态二能级原子的相互作用。结果表明，该领域的最终状态不包含双占用模式。原子跃迁到基态的过程可能会被入射光子加速、减速甚至逆转，这取决于参数。发射辐射的光谱接近入射单光子波包的光谱与自然线形的和，具有小而复杂的偏差。
2011-08-02 quant-ph
Cavity-assisted spontaneous emission of a single $Λ$-type emitter as a source of single-photon packets with controlled shape
研究了经典泵浦的三能级$Λ$型辐射源在谐振腔中的辐射特性。特别地，研究了出射波包的单光子Fock态激发效率和波包的时空形状。结果表明，对于给定的形状的发射极-腔相互作用，调整的泵浦脉冲的形状，使其能够产生所需形状的单光子Fock态波包的发射效率高。
2018-12-03 quant-ph
N-Photon wave packets interacting with an arbitrary quantum system
我们提出了一个理论框架，描述了一个波包的光与任意量子系统（如量子谐振子或多能级原子）相互作用的光子数确定的状态。在这个框架内，我们推导出主方程的系统以及输出场的数量，如求积和光子通量。然后将这些结果推广到具有任意谱分布函数的波包。最后，我们得到了多个空间和/或偏振模式下与波包相互作用系统的主方程和输出场量。
2012-08-13 quant-ph
General structure of two-photon S matrix in waveguide quantum electrodynamics systems containing a local quantum system with multiple ground states
给出了耦合到多基态局域量子系统的波导双光子S矩阵的一般结构。多个基态的存在导致系统关于光子阶数的交换的非对易方面。因此，双光子S矩阵与量子场论中的团簇分解原理所描述的标准形式有很大的不同。
2016-10-06 quant-ph
Photon coincidence spectroscopy for two-atom cavity quantum electrodynamics
我们证明了光子符合光谱可以提供一个明确的签名，两个原子同时与量子化腔场模式相互作用。我们还表明，单原子Jaynes-Cummings模型可以有效地探测通过光子符合光谱，即使从两个原子事件的信号有害的贡献。此外，我们还明确地求解了两个二能级原子与量子腔模耦合时不同耦合强度下的本征矢和本征值。
2003-11-11 quant-ph
Pure-state single-photon wave-packet generation by parametric down conversion in a distributed microcavity
我们提出了一种光参量下转换（PDC）方案，该方案不会在单光子波包的状态纯度和包产生速率之间进行权衡。这是通过使用微腔来设计PDC频率下的光场的状态密度来修改PDC工艺来实现的。高精细度腔模式占据比脉冲泵浦激光场的带宽窄得多的光谱间隔，抑制了信号光子和闲频光子之间的光谱相关或纠缠。场的光谱过滤发生在光子产生之前，而不是像大多数其他方案那样发生在光子产生之后。通过求解算符麦克斯韦方程组，得到了双光子态的Schmidt模分解。超过99%的纯态数据包生产预计是可以实现的。
2005-04-08 quant-ph
Exact Quantum Electrodynamics in Radiative Photonic Environments
提出一种将光子本征模连续体转化为离散伪模的二次量子化方案，可精确描述量子发射体与电磁环境的相互作用，避免储库近似并捕捉全部非马尔可夫动力学。
2024-06-14 quant-ph
Non-local Quantum Electrodynamics. II. Possibility of correlated 2n-photon absorption in gases leading to VERY High frequency spontaneous emission and Very high order Harmonic Generation
在最近的工作[Mod.Phys.LettA13，p-1265（1998）]中，我们阐述了一种非定域量子电动力学（QED），它预言了置于适当强度和频率的激光场中的原子的线性双光子吸收。在本文中，我们扩展我们以前的工作表明，该理论允许线性2n-光子吸收的气态物质，在适当的条件下，n可以从字面上运行高达数千。这种扩展的理论的后果进行了概述，并作出预测，可以在实验室中验证。
2002-04-19 quant-ph
Bound photonic pairs in 2D waveguide quantum electrodynamics
我们从理论上预测了在包含二能级原子晶格的二维波导网络中双光子束缚态的形成。详细研究了这些束缚对的性质和参数空间的排他性域，它们是由于现场光子封锁和量子比特之间的长程辐射耦合所产生的极化激元色散的特殊形状之间的相互作用而出现的。此外，我们分析了有限尺寸系统对这些激发的局部化特性的影响。
2021-11-30 quant-ph
Controllable single-photon wave packet scattering in two-dimensional resonator array by a giant atom
本研究针对二维光子谐振器阵列与巨型原子的非局域耦合体系，通过迭代制备稳定入射波包，调节耦合强度实现单光子波包的可控对称/非对称散射，发现散射中原子激发概率可忽略，为二维体系中按需生成光子态提供新方法。
2025-07-29 quant-ph
Quantum electrodynamics near a photonic band-gap
光子晶体提供了一个非常强大的工具集，用于操纵光学色散和态密度，并因此已被用于从光子产生的应用量子传感与NV和原子。这些介质提供的独特控制使它们成为强耦合量子电动力学的美丽（如果未经探索的话）游乐场，其中单个高度非线性的发射体与晶体的能带结构杂交。在这项工作中，我们证明，这种杂交可以创建本地化的腔模式，生活在光子带隙，其本地化和光谱特性，我们详细探讨。然后，我们证明，彩色真空的光子晶体可以用于有效的耗散态制备。这项工作开辟了令人兴奋的前景工程远程自旋模型的电路QED架构，以及新的机会，耗散量子态工程。
2016-04-06 quant-ph
A Mach-Zehnder Interferometer for a Two-Photon Wave Packet
我们提出了一个实验，允许观察德布罗意双光子波包行为的一对光子，使用马赫-曾德尔干涉仪。它是基于使用脉冲激光器通过自发参量下转换和事件后选择来产生光子对。它与以前的实现不同的是使用第三个时间相关光子来设计光子的状态。同样的技术可以通过一个“无相互作用”的实验给我们提供哪条路径的信息，并且可以在与波粒二象性和非定域性有关的量子力学基础上的其他实验中使用。
2000-10-05 quant-ph
Few-photon Fock-state wave packet interacting with a cavity-atom system in a waveguide: Exact quantum state dynamics
本文采用波函数方法研究了耦合到Jaynes-Cummings（JC）系统的一维波导中传播的双光子波包的演化。我们推导并求解了一组控制系统量子态的运动方程。这使我们能够提供实时分析的波包双光子联合频谱（2 PJS）的演变和JC系统的激发动力学的过程中，它与双光子脉冲的相互作用。我们证明了在非零原子-腔耦合情况下，JC系统的2 PJS和散射波包的谱发生了变化。此外，利用Schmidt分解，我们证明了散射光子的频率纠缠特性与入射光子的频率纠缠特性相反。
2018-12-07 quant-ph
Generating Spatially Entangled Itinerant Photons with Waveguide Quantum Electrodynamics
实现完全连接的量子处理器网络需要能够分布量子纠缠。对于遥远的处理节点，这可以通过生成、路由和捕获空间纠缠的巡回光子来实现。在这项工作中，我们证明了确定性的产生这样的光子使用超导transmon量子比特直接耦合到波导。特别地，我们产生了双光子N00N态，并表明发射光子的状态和空间纠缠是可调的通过量子比特频率。利用正交振幅检测，我们重建了光子模的矩和相关性，并证明了$84\%$的态制备能力。我们的研究结果提供了一个路径，实现量子通信和隐形传态协议，利用量子干涉产生的巡游光子在波导量子电动力学架构。
2020-06-23 quant-ph
Multiple wave packets running in the photon number-space
本文研究强驱动二能级系统–单模腔模型中的光子数振荡，证明有限失谐下可同时存在多个不同频率和振幅的波包，并分析耗散、双峰定态及退相提升光子占据的效应。
2023-12-06 quant-ph
Two-photon blockade in a cascaded cavity-quantum-electrodynamics system
从理论上研究了由两个二能级原子与单模腔在弱耦合区耦合构成的腔量子电动力学（QED）系统模型，其中系统由量子光驱动.整个系统的动力学行为是在级联量子系统的框架下处理的。我们发现，即使考虑到强系统耗散，也可以实现双光子阻塞和双光子聚束以及三光子反聚束。这一结果表明，我们的工作具有在弱耦合腔中实现纠缠光子对的潜力。此外，我们还分析了腔与两个不同原子非共振耦合时系统的光子统计特性。在弱耦合条件下，腔QED系统可以实现双光子关联抑制、三光子关联增强的非常规光子阻塞效应，表现出腔QED系统的许多量子统计特性。
2018-11-11 quant-ph
Time-Reversal-Symmetric Single-Photon Wave Packets for Free-Space Quantum Communication
提出了读出和检索过程，用于在编码在单个原子或离子的能级结构中的物质量子比特和编码在时间反演对称的单光子波包中的光子量子比特之间进行高效、高保真度的量子态传输。它们基于通过受激拉曼绝热通道在自由空间中按需控制物质量子比特的自发光子发射和吸收。由于这些过程不涉及高精细腔的模式选择或通过光纤的光子传输，因此它们作为自由空间量子通信协议的基本构建模块提供了有趣的前景。
2015-05-13 quant-ph
Chirality, Band Structure and Localization in Waveguide Quantum Electrodynamics
基于波导量子电动力学的架构已经成为量子网络的有前途的候选者。本文分析了单光子在无序多原子波导中的传输。我们特别注意手征性（光子输运的方向性）对局域光子态形成的影响，分别考虑原子位置和原子跃迁频率的无序情况。
2017-08-02 quant-ph
Observation of dressed states of distant atoms with delocalized photons in coupled-cavities quantum electrodynamics
在腔量子电动力学（QED）系统中，原子与腔中光子相干相互作用，系统的本征态是原子与腔光子的叠加态，即原子的缀饰态。当两个腔体之间用一根损耗可以忽略不计的光纤连接时，腔体之间的相干耦合产生光子简正模。这些正常模式之一是光纤暗模式，其中光子在两个远距离腔中离域。在这里，我们演示了耦合腔QED的设置，其中两个耦合腔QED系统相干连接的一米长的低损耗信道在全光纤的方式。具体地说，我们观察到遥远的原子与离域光子的光纤暗正常模式的修饰状态。我们的系统将为离域原子和光子态、光子多体物理和分布式量子计算的研究提供一个平台。
2019-03-14 quant-ph
Testing single-photon wave packets by Hong-Ou-Mandel interference
本文讨论了用弱相干脉冲测量红-欧-曼德尔干涉来表征单光子波包。给出了一个完整的多模计算，讨论了相干场中多光子项的影响以及源和探测缺陷的影响。
2008-06-16 quant-ph
Modulation of single-photon-level wave packets with two-component electromagnetically induced transparency
单光子波包的相干操纵对于光量子通信和量子信息处理具有重要意义。本文利用三脚架型原子介质实现了单光子能级脉冲的可控分裂和调制。采用两束控制光，可以将一个信号脉冲存储到两个不同原子集体激发的叠加态中。通过控制两个控制脉冲之间的时间延迟，我们观察到存储的波包分裂成两个时间上不同的模式。通过控制控制光的频率失谐，我们观察到了信号光脉冲的时域和频域干涉，为信号光脉冲调制和多分裂提供了一种方法。
2015-05-03 quant-ph
Complementarity Analysis of Interference between Frequency-Displaced Photonic Wave-Packets
研究了频移光子波包在Hong-Ou-Mandel干涉仪中的可见度与光谱可分辨性之间的互补关系。提出了$K$的一个实验定义，并在定义了一致可见性参数的情况下，对$K^2+\mathcal{V}^2\leq 1$互补不等式进行了检验.结果表明，光谱的可分辨性确实是互补的可见性和量子方面的双光子干涉现象可以检查通过采用弱相干态。
2017-05-29 quant-ph
Effect of dispersion on indistinguishability between single-photon wave-packets
激光脉冲在色散介质中传输时，其时间-光谱轮廓不可避免地会发生变化。虽然这种色散效应在经典光学中已经得到了很好的研究，但它对单光子波包的影响，即，单光子的物质波还没有完全被揭示出来。本文研究了色散对单光子波包在HOM干涉中不变性的影响。通过对两个不可分辨的单光子波包进行色散处理，观察到HOM干涉仪两条光路的二阶色散之差可以映射到干涉曲线上，表明：（1）在两条光路的色散效应量相同的情况下，HOM干涉曲线必须仅由波包之间的固有不变性确定，即，由于费曼路径之间的不可分割性，色散抵消;（2）两个路径中的不平衡色散效应不能被抵消，并且会加宽干涉曲线，从而提供了一种测量二阶色散系数的方法。我们的研究结果有助于我们更全面地理解单光子波包，并为探索HOM干涉的进一步应用铺平了道路。
2020-11-11 quant-ph
Photon wave functions, wave-packet quantization of light, and coherence theory
电磁学的单色狄拉克和多色蒂图拉-格劳伯量子化场论（QFT）是从光子能量波函数导出的，其导出方式与导出电子QFT的方式大致相同，即通过单粒子波函数的量子化。从爱因斯坦能量-动量-质量关系出发，假设局域能量密度，建立了光子波函数及其运动方程。这就产生了光子波动力学（PWM）理论。适当的洛伦兹不变的单光子标量积被发现是非本地的坐标空间中，并示出对应于正交化的Titulaer-Glauber波包模式。PWM的波函数和QFT的模函数是等价的，通过相同的运动方程演化，并完全描述光子态。我们将PWM推广到两个或多个光子，并展示了如何在PWM和QFT观点之间切换。经典相干理论的二阶相干张量和双光子波函数是等效传播的。我们给出的例子，光束状的状态，它可以被用来作为光子波函数在PWM，或模式在QFT。提出了一种基于频谱滤波的模式转换器，实现了波包与其对应的双正交对偶波包之间的转换。
2007-12-09 quant-ph
Coupled quantum electrodynamics in photonic crystal nanocavities
我们发现，一个可扩展的光子晶体纳米腔阵列，其中单个嵌入的量子点相干相互作用，可以作为一个通用的单操作量子门。在被动系统中，观察到电磁感应透明的光学模拟。在阵列中存在一个单一的两级系统显着控制的光谱线型。当每个腔与一个二能级系统耦合时，我们的方案实现了高保真度和低光子损耗的双量子比特门操作，即使在坏腔极限和非理想失谐和退相干。
2007-10-31 quant-ph
Entangled Two-Photon Wave Packet in a Dispersive Medium
我们报道了一个通过自发参量下转换产生的纠缠双光子波包在色散介质中传输时群速度色散效应的实验研究。即使在连续激光泵浦的情况下，双光子波包和二阶关联函数也有明显的展宽。对这一现象的研究和理解对于量子信息的应用，如量子通信和远距离时钟同步等具有重要意义。
2004-07-26 quant-ph
Capturing Vacuum Fluctuations and Photon Correlations in Cavity Quantum Electrodynamics with Multi-Trajectory Ehrenfest Dynamics
通过推广混合量子-经典动力学技术的应用，我们描述了相互作用的量子力学光物质系统中的真空涨落和光子场关联。我们采用多轨道实现的Eschlafest平均场论，传统上开发的电子核问题，模拟辐射的自发发射在一个模型量子电动力学腔束缚原子系统。通过与标准量子力学观测值和关联函数的详细比较，我们从原子系统和腔场的角度研究了这种方法在捕获自发发射动力学方面的性能.通过适当占真空场的量子统计，同时使用混合量子经典（平均场）轨迹来描述的演变，我们确定了一个令人惊讶的准确和有前途的路线，对描述量子效应在现实的相关光物质系统。
2019-01-28 quant-ph
Absorption in quantum electrodynamics cavities in terms of a quantum jump operator
我们描述的吸收由一个量子电动力学腔的壁作为一个过程，在此过程中，腔的内部模式的基本激发（光子）退出隧道通过腔壁。我们用经典的方法估计了光子在腔内的存活时间及其反射镜的品质因数。
2014-03-17 quant-ph
Photon Wave-packet Manipulation via Dynamic Electromagnetically Induced Transparency in Multilayer Structures
我们提出了一个麦克斯韦-布洛赫描述的光脉冲通过EIT介质和真空交替层组成的空间非均匀系统的动力学传播。我们研究了EIT控制场的动态调制对波包形状的影响：发现了由于群速失配界面的存在而引起的有趣的效应，并基于连续性方程给出了有效的描述。提出并讨论了用标准实验技术在超冷原子样品中实现的调制方案。
2010-02-01 quant-ph
Quantum electrodynamics in anisotropic and tilted Dirac photonic lattices
量子电动力学最惊人的预言之一是，电磁场的真空涨落可以导致原子的自发发射以及它们之间的光子介导的相互作用。由于这些过程强烈依赖于光子浴的性质，因此当前新兴的领域是在具有非平凡能量色散的光子存在下研究它们的修改，例如，那些被限制在光子晶体中的。一个显着的例子是各向同性狄拉克光子的情况，最近已证明它会导致非指数自发发射以及无耗散的远程发射极相互作用。在这项工作中，我们将展示如何进一步调整这些过程考虑各向异性狄拉克锥色散，其中包括倾斜，半狄拉克，以及最近发现的II型和III型狄拉克点。特别是，我们展示了如何通过改变晶格的各向异性可以改变相互作用的空间形状以及其相干/非相干性质。最后，我们讨论了一个可能的实现，这些能量分散可以工程和接口的量子发射器的基础上亚波长原子阵列。
2021-06-20 quant-ph
De Broglie Wavelength Reduction for a Multi-photon Wave Packet
提出了一个实验，允许使用现有的技术观察的两个和四个光子波包的约化德布罗意波长。建议使用Mach-Zehnder设置，并向两个输入端口馈送由单个非简并下转换源生成的光。光的强量子相关性与输入分束器处的玻色子增强相结合，允许检测到所观察到的德布罗意波长的两到四倍减少，具有完美的可见性。这允许将观察到的德布罗意波长减小到低于源的波长。
2001-10-09 quant-ph
Resonance phenomena in the interaction of a many-photon wave packet and a qubit
我们证明了，一个高度激发的量子电磁模式强烈地与一个单一的量子比特的相互作用表现出几个不同的共振除了布洛赫Siegert共振条件，在与经典辐射的相互作用中产生的。共振现象与非经典效应有关：拉比振荡的坍缩、光子波包的分裂和场-量子比特纠缠。该分析是基于2 × 2矩阵的半经典相空间流，并在光子数趋于无穷大时变得精确。流方程的微扰和数值求解，表明共振失谐的字段和量子比特频率位于两个分支的领先秩序，进一步分裂成不同的曲线在更高的订单。
2013-03-21 quant-ph
Quantum control of entangled photon-pair generation in electron-atom collisions driven by laser-synthesized free-electron wave packets
本文提出了一种利用激光合成自由电子物质波的相干控制方法。与利用光学相干性来控制物质波动力学的相干控制方案相比，我们分析了相反的情况，并研究了由激光雕刻的相干自由电子物质波驱动的量子光发射的控制。我们将这一概念应用于电子-原子碰撞中纠缠光子对发射的控制，其中入射电子波包与靶原子$B$碰撞，通过干涉共振增强多光子电离母原子$A$来设计。每个电离路径导致电子波包，相干干涉在时间演化的连续。它们的相互相干性可以通过调节对干扰路径有贡献的电离场的频率分量的相对相位或时间延迟来控制。本文报道了在辐射光级联辐射中，靶原子与合成电子波包碰撞后受到非弹性激发而衰变时，纠缠光子对产生的相干控制.
2021-02-04 quant-ph
Wave-Packet Analysis of Single-Slit Ghost Diffraction
我们表明，单缝双光子鬼衍射可以很简单地解释通过使用一个广义EPR态的波包演化。在菲涅耳近似中，在x方向上行进的波的衍射可以根据横向（z方向）波包在时间上的扩展来描述。假设狭缝将光子波函数的横向部分截断到狭缝的宽度内。分析再现了双光子单缝鬼衍射的所有特征。
2015-08-21 quant-ph
Spectral phase encoding for selective atomic excitation in quantum networks
Sharif Quantum Center, Sharif University of Technology（谢里夫量子中心，谢里夫理工大学）
研究通过频谱编码单光子波包在量子网络中提升双能级原子激发效率，揭示编码参数对激发性能的影响及设计规则。
2026-11-13 quant-ph
Quantum electrodynamics in a laser and the electron laser collision
建立了激光器中的量子电动力学方程，其中精确地考虑了电子与激光的相互作用，而电子与单光子的相互作用则用微扰法来考虑。将该公式应用于电子-激光碰撞。因此，在这些碰撞中充分考虑了激光中光子之间的相干性的影响。讨论了利用这种碰撞产生$γ-$射线激光的可能性。
2014-08-08 quant-ph
Antibunching of distorted optical wave packets at a beam splitter
单光子波包在分束器处的干涉通常导致分束器两个输出端口的光强成反比关系。这种效应可以被认为是光子在分束器处的“聚束”，并且被广泛地解释为不可区分的玻色子的概率幅度之间的量子力学干涉的结果。在这里，我们表明，当波包充分扭曲时，则观察到相反的行为，即，两个输出端口中的光电探测器的同时点击是有利的，这可以被视为分束器处光子的“反聚束”。
1998-01-15 quant-ph
Non-classical correlations in reducible Quantum Electrodynamics
讨论了光子的动量是否具有量子不确定性或它是否是经典量的问题。后一种假设是可约量子电动力学（rQED）的主要特征。最近的量子光学实验可能会解决这个问题。色纠缠光束中量子噪声的非经典关联在不改变现有解释的情况下不能用rQED解释。另一方面，rQED解释了单个光子与其环境中的量子自旋纠缠时动量的不确定性。对历史上的等极化光子对实验的解释，显示了对贝尔不等式的违反，也在rQED中引起了波函数坍缩的争论。
2018-12-26 quant-ph
Cavity Quantum Electrodynamics with a Single Quantum Dot Coupled to a Photonic Molecule
研究了由一对耦合的光子晶体腔组成的量子点与光子分子耦合的腔量子电动力学效应。我们发现量子点和光子分子的两个超模之间存在反交叉，这表明实现了强耦合机制。从反交叉的数据，我们估计的贡献模式耦合和本征失谐的总失谐之间的超级模式。最后，我们还展示了光子分子中非共振腔-腔相互作用的特征。
2012-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamic Stark shift induced by a single photon packet
动态斯塔克位移是原子与电磁场相互作用的结果。我们展示了一个传播的单光子波包如何在一个二能级系统（TLS）中引起一个含时的动态斯塔克位移。采用非微扰全量子处理，分析了场和TLS的量子动力学。我们还提供了通过测量一维（1D）波导内电磁场的干涉图样来实验性地获得这种随时间变化的频率的方法。我们在这里证明的效果可能会发现在没有经典外场的量子系统的自治量子控制中的应用，这可以是有用的量子信息处理以及量子化学任务。
2017-04-21 quant-ph
Quantum Input-Output Theory for Optical Cavities with Arbitrary Coupling Strength: Application to Two-Photon Wave-Packet Shaping
我们开发了量子光学输入输出理论的谐振腔具有任意的耦合强度，并为输入字段的频谱可以比腔的自由频谱范围更宽，同时确保在时空变量的场算子换向器关系是正确的。腔场换向器表现出一系列时空回波，代表光传播引起的某些时空点的因果联系。我们将这一理论应用于腔反射对双光子波包的整形，得到了色散抵消的一个显著例子。我们还表明，该理论是服从列入腔内吸收和发射原子，允许，例如，耗散损耗腔内纳入量子力学正确的方式。
2013-10-05 quant-ph
Microwave-controlled generation of shaped single photons in circuit quantum electrodynamics
大规模量子信息处理器或量子通信网络将需要在空间上分离的节点之间进行可靠的信息交换。连接这些节点的链路可以使用需要在接收节点处高效吸收的行进光子来建立。这可以通过对光子的时间分布进行整形并通过使发射过程时间反转而在接收器处吸收它们来实现。在这里，我们展示了一个计划，用于创建形状的微波光子使用超导transmon型三能级系统耦合到传输线谐振器。在由调制微波驱动引起的二阶过程中，我们可控地将单个激发从transmon的第三能级转移到谐振器并对发射的光子进行整形。我们重建了所产生的单光子态的密度矩阵，并表明光子是反聚束的。我们还创建了具有受控振幅和相位的多峰光子。与现有的类似方案相比，我们在这里提出的方案仅基于微波驱动器，能够以固定频率transmons操作。
2014-11-05 quant-ph
Radiating and Non-Radiating Current Distributions in Quantum Electrodynamics
经典电动力学中的“辐射”和“非辐射”电流源的概念在电磁散射的正、逆问题的计算中起着重要的作用。电流的这种分解是局部非辐射电磁模式概念的核心。一个完全量子电动力学的观点是在这项工作中探索。光子发射和吸收电流源被分类为辐射或非辐射。这种量子分类分别与“实”光子过程和"虚“光子过程的概念相对应。讨论了实电磁场和虚电磁场的因果性质。
2003-06-26 quant-ph
A simple understanding of quantum electrodynamics using Bohmian trajectories: detecting non-ontic photons
Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)（巴塞罗那自治大学）
本文通过玻姆轨迹方法研究量子光学，展示如何用电子轨迹和电磁场模拟光子现象，阐明非本体光子的测量意义。
2026-04-27 quant-ph
Dimer chains in waveguide quantum electrodynamics
我们研究了单光子在周期性无序二聚体链中耦合到一维手征双向波导中的传播。每个二聚体由两个偶极耦合原子组成。在无序设置，我们分别对待两种类型的位置障碍，即在二聚体长度和二聚体分离。本研究的重点是了解偶极-偶极相互作用和光子发射方向性之间的相互作用如何影响单光子的传输。光纤附近捕获的冷原子可以作为我们考虑的模型的实验可实现的平台。
2018-08-29 quant-ph
Fundamental Limit on the Efficiency of Single-Photon Generation Based on Cavity Quantum Electrodynamics
基于腔量子电动力学（QED）理论，我们解析地推导了单光子产生的总效率的上限，其中腔的内部损耗被明确地处理。内部损失导致内部发电效率和逃逸效率之间的折衷关系，这导致对总体效率的根本限制。相应的下限的故障概率表示只有一个“内部协同性”，这里介绍的协同性参数相对于腔的内部损失率。该下限通过优化腔外损耗率得到，而腔外损耗率可以通过设计或调节输出耦合器的跨导来实验控制。本文所用的模型是通用的，足以处理各种腔QED效应，如Purcell效应，共振或非共振腔增强拉曼散射，和真空受激拉曼绝热通过。还讨论了一个再抽运过程，即原子在衰变到初始基态后被重新利用。
2018-08-30 quant-ph
Universal quantum gates on microwave photons assisted by circuit quantum electrodynamics
基于一个微波光子量子处理器，利用第一个超导谐振腔对传输子的频移效应和第二个超导谐振腔与传输子之间的共振作用，在微波光子谐振腔量子点上构造了可控相位门.这种独特的特性为我们提供了一种有用的方法来实现C相门的两个谐振器qudits具有更高的保真度和更短的操作时间，与以前的建议相比。我们的c相门的保真度可以达到99.51%，在93 ns。此外，我们的设备可以很容易地扩展到构建三个量子门上的三个谐振腔qudits，远远不同于现有的建议。我们在三个谐振腔量子点上实现了可控相位门，在传输子量子点的辅助下，其保真度在124.64ns内达到92.92%。
2014-08-01 quant-ph
Non-Markovianity induced by a single-photon packet in a one-dimensional waveguide
量子动力学中的非马尔可夫性（NM）概念仍然是一个公开的争论。了解如何在特定模型中生成和测量NM可能有助于这一探索。在量子光学中，耦合到单个原子的工程电磁环境可以诱导NM。结构化电磁环境中最常见的场景是由一对反射镜组成的光学腔。在这里，我们展示了如何产生和测量NM耦合到一个一维波导的两个级别的系统，不需要反射镜。非马尔可夫行为的起源在于场的初始状态，作为单光子包准备。我们分析如何NM取决于两个实验可控参数，即，包的线宽和它的中心频率。我们与NM的存在下，一个$π$ -输入和发射场之间的相移。我们还展示了如何波导的两个输出通道提供不同的签名NM，都实验访问。
2015-05-20 quant-ph
Dressed-Orbital Approach to Cavity Quantum Electrodynamics and Beyond
我们提出了一种新的表示耦合的物质-光子系统，允许应用程序的多体方法开发的纯费米子系统。我们这样做，通过重写原来的耦合光物质的问题在一个更高的维配置空间，然后使用光子修饰轨道作为基础，从而扩大“费米子化”耦合系统。作为一个应用，我们提出了一个着装的含时密度泛函理论的方法。由此产生的Dressed Kohn-Sham方案允许对明确包括相关性的未知交换相关势进行直接的非绝热近似。我们说明了这一点简单的模型系统放置在一个高Q光学腔，并显示结果的观测，如光子场的波动，很难捕捉到标准的物质光子Kohn-Sham。最后，我们强调，缀饰轨道方法超出了腔量子电动力学的范围，可以应用于，例如，范德瓦尔斯问题
2019-12-23 quant-ph
On-demand semiconductor source of 780 nm single photons with controlled temporal wave packets
报道了一种基于外延GaAs量子点的快速、带宽可调的单光子源。利用自发的自旋翻转拉曼跃迁，按需产生$780\,$ nm处的单光子，其具有超过本征量子点寿命多达三个数量级的持续时间的定制的时间分布。二阶相关测量表明，低的多光子发射概率（$g^{2}(0)\sim\,0.10-0.15$）的产生率高达$10\,$ MHz。我们观察到拉曼光子的线宽低至$200\,$ MHz，窄相比，在共振荧光测量的$1.1\,$ GHz的线宽。这种窄带单光子的产生与控制的时间形状在铷的波长是一个优化的混合超导体原子界面的发展的关键一步。
2017-10-06 quant-ph
On-Demand Directional Microwave Photon Emission Using Waveguide Quantum Electrodynamics
在非本地计算节点之间路由量子信息是量子处理器的可扩展网络的基础。任意节点之间的量子信息传输通常通过在它们之间传播的光子或通过共振耦合附近的节点来介导。实用程序由发射器、传播信道和接收器的类型决定。涉及传播微波光子的常规方法由于光子损耗而具有有限的保真度，并且通常是单向的，而使用直接谐振耦合的架构原则上是双向的，但通常只能容纳几个局部节点。在这里，我们展示了高保真，按需，定向，微波光子发射。我们使用人造分子来实现这一点，该人造分子包括两个超导量子比特，它们与双向波导强耦合，有效地创建了手性微波波导。来自分子的光子发射路径之间的量子干涉产生选择性地在所选方向上传播的单光子。该电路还能够吸收光子，使其适合在可扩展的量子网络中构建互连。
2022-10-13 quant-ph
