Resonator-assisted quantum transduction between superconducting qubits and trapped atomic systems via Rydberg levels
提出利用共享微波谐振器和Rydberg能级实现超导量子比特与囚禁原子量子比特间的量子转换方案，探究共振与色散两种耦合协议，并在多种耗散和退相干源下评估了转移保真度。
2025-09-16 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 switch for single-photon transport in a coupled superconducting transmission line resonator array
提出并研究了一种在耦合超导传输线谐振器阵列中实现单光子输运量子开关的方法。我们发现具有任意波矢的单光子在该系统中可以以可控的方式输运。我们还研究了如何通过超导量子干涉仪实现两个TLR之间的可控跳跃相互作用。当SQUID的频率与两个TLR的频率大大失谐时，SQUID的变量可以被消除，从而可以获得两个TLR之间的可控相互作用。
2009-07-28 quant-ph
Quantum information processing with single photons and atomic ensembles in microwave coplanar waveguide resonators
我们表明，光激发到里德伯态的原子对可以通过有效的长程偶极-偶极或范德华相互作用相互强烈相互作用，介导的非共振耦合到超导共面波导腔的公共微波场模式。这些腔介导的相互作用可以用于产生单光子，并在可扩展的配置中实现在电磁感应透明的机制中以原子系综传播或存储的单光子脉冲对之间的通用相位门。
2008-02-15 quant-ph
Out-of-equilibrium physics in driven dissipative coupled resonator arrays
耦合谐振器阵列已被证明表现出有趣的多体物理，包括莫特和分数霍尔态的光子。这些光子量子模拟器和它们的冷原子对器之间的主要区别之一在于它们的光子激发的耗散性质。自然的等离态是指腔内没有光子.因此，用外部驱动器泵浦系统是必要的，以补偿损失并实现非平凡状态。这里的外部驱动可以很容易地调整为非相干、相干或完全量子，为探索许多其他方法无法触及的身体状态开辟了道路。在这一章中，我们回顾了一些在驱动耗散耦合谐振器阵列中出现的物理现象，包括光子费米子化，结晶，以及光子量子霍尔物理平衡。我们首先简要描述可能的实验候选人，以实现耦合谐振器阵列以及两个理论模型，捕捉他们的物理，Jaynes-Cummings-Hubbard和Bose-Hubbard哈密顿。简要回顾了分析和复杂的数值方法，需要解决这些系统。
2017-05-12 quant-ph
Controlling atom-photon bound states in a coupled resonator array with a two-level quantum emitter
本文研究一维耦合谐振器阵列中二能级量子发射体形成的原子-光子束缚态，揭示带外离散能级数目变化所标志的量子相变，并分析耦合不对称对光子波函数方向性的影响。
2024-01-18 quant-ph
Extensible quantum simulation architecture based on atom-photon bound states in an array of high-impedance resonators
对量子发射器的电磁环境进行工程设计，会产生大量奇异的光-物质相互作用。特别地，光子晶格可以在光子带隙内播种长寿命的原子-光子束缚态。在这里，我们报告的概念和实现的一种新的微波架构组成的阵列的紧凑，高阻抗超导谐振器形成1 GHz宽的通带，其中我们已经嵌入了两个频率可调的人工原子。我们研究了原子场相互作用和访问以前未探索的耦合制度，在单和双激发子空间。此外，我们证明了两个原子-光子束缚态之间的相干相互作用，在共振和色散制度，这是适用于SWAP和CZ两个量子比特门的实施。所提出的结构有望用于具有可调范围相互作用的量子模拟和非线性区域的光子输运实验。
2021-07-14 quant-ph
Deterministic Generation of Entangled Photons in Superconducting Resonator Arrays
我们提出了一个在超导谐振腔阵列中确定性产生纠缠光子对的方案。通过与超导量子比特的耦合，谐振腔形成Jaynes-Cummings晶格，这种耦合产生类Kerr非线性，利用谐振腔的非线性和对称性，利用光谱技术，可以按需产生纠缠光子.该计划是强大的对小的参数扩展，由于制造误差。我们的研究结果可作为超导量子线路中量子信息处理的关键元素。
2011-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interaction between Atomic Ensembles and Optical Resonators: Classical Description
原子与腔相互作用中的许多效应通常用量子力学术语（腔量子电动力学，腔QED）来描述，在经典框架下可以理解和定量分析。我们采用这种辐射偶极振子的经典图象，导出了自由空间和光学谐振腔中单原子和原子系综与高斯模耦合的显式表达式。腔QED的协同性参数被证明起着核心作用，并给出了几何解释。经典的分析产生透明的，直观的结果，是有用的分析应用的腔QED，如原子探测和计数，腔冷却，腔自旋压缩，腔自旋光力学，或相变与自组织的系综光系统。
2011-11-21 quant-ph
Bulk and edge-state arcs in non-hermitian coupled-resonator arrays
我们描述了形成的散装和边缘弧的色散关系的二维耦合谐振器阵列的拓扑平凡的厄米极限。每个谐振器提供两个非对称耦合的内部模式，实现在非圆形开放的几何形状，这使得系统表现出非厄米物理。相邻的谐振腔手性耦合，以诱导非厄米对称性。体色散显示费米弧连接光谱奇点称为例外点，并可以调整显示纯实和虚分支。在不同形状的谐振器之间的界面处，一维边缘状态形成，其沿着连接体带的不同部分的复杂弧在光谱上对准。我们还描述了条件下，边缘状态弧是独立的。这些特征可以通过谐振器耦合中的各向异性来控制。
2018-05-21 physics.optics quant-ph
Coherent control of long-distance steady state entanglement in lossy resonator arrays
我们表明，相干控制的稳态长距离纠缠对腔原子系统之间的阵列中的损耗和驱动耦合谐振腔是可能的。腔掺杂有原子，并且根据实施方式通过波导、其他腔或光纤连接。我们发现，通过调节驱动场之间的相位差，可以相干地控制稳态纠缠。尽管泵是经典场，它也可以高得惊人。对于连接元件可以是光纤的一些实现方式，可以建立长距离稳态量子相关。此外，当它们的直接耦合比它们与第三方的单独耦合小得多时，任何对的纠缠都达到最大。这种效应让人想起了使用经典相干场在其他非耦合原子能级之间建立相干性。我们提出了一种方法来测量这种纠缠，通过分析从阵列发射的光子的相关性，并分析上述结果的系统参数，不同的网络几何形状和可能的实现技术的范围内的值。
2010-08-26 quant-ph
High-Q localized states in finite arrays of subwavelength resonators
我们介绍了一种新的物理机制，实现巨大的品质因数（$Q$ -因素）在有限长度的周期阵列的亚波长光学谐振腔。基本的物理学是基于带边模式和阵列中的另一个固定模式之间的干涉，以及具有显著抑制的辐射损失的空间局部化状态的形成。我们证明了这一概念的一个阵列的$N$偶极子与同时取消的多极$N$ -th阶和$Q$因子增长为$Q \propto N^α$，其中$α\gtrsim 6.88$。基于这一发现，我们提出了一个现实的阵列米氏共振纳米粒子（$N \lesssim 29$）的珀塞尔因子（高达$\sim $ 3400）的显着增强，通过调整阵列参数。
2020-12-01 physics.optics quant-ph
Bare-Excitation Ground State of a Spinless-Fermion -- Boson Model and $W$-State Engineering in an Array of Superconducting Qubits and Resonators
这项工作揭示了一维晶格模型的一个有趣的性质，该模型描述了一个单一的巡回无自旋费米子（激发）通过两种不同的非局域耦合机制耦合到零维（无色散）玻色子。也就是说，在有效激发-玻色子耦合强度的临界值以下，该模型的确切基态是裸的零准动量布洛赫态（即，完全脱衣服）激励。它在这里演示了如何在考虑中的晶格模型的最后一个属性可以被利用的快速，确定性的制备多组份$W$状态中的一个容易实现的系统的电感耦合超导量子比特和微波谐振器。
2021-12-28 quant-ph
Topological pumping of photons in nonlinear resonator arrays
我们展示了如何在一维非线性谐振器阵列中实现相互作用光子的拓扑泵浦或无泵浦，通过简单地在空间和时间上周期性地调制谐振器的频率。相互作用和绝热调制之间的相互作用，使强大的传输Fock状态与每个站点的几个光子。我们通过一个有效的解析模型分析了传输机制，并研究了它的拓扑性质和对噪声的保护。最后，我们与现有的电路QED架构的实现进行了详细的研究。
2016-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-QED of a leaky planar resonator coupled to an atom and an input single-photon pulse
与原子在自由空间中的演化受与周围电磁真空的多模相互作用的控制不同，腔-QED系统的演化可以仅用三个参数来表征：（i）原子-腔耦合强度g，（ii）腔弛豫速率κ，和（iii）原子衰减到非腔模的速率γ。在原子插入到具有从外部耦合的输入光束的平面谐振器中的情况下，Koshino [Phys.Rev.A73，053814（2006）]已经表明，这三个参数不仅由原子和腔特性确定，而且还由输入脉冲的空间分布确定。通过从头算方法，我们推广了Koshino的框架，确定了原子、平面（漏）腔和单光子脉冲耦合系统的腔QED参数随脉冲横向分布和腔长的变化关系.我们证实，通过适当调整脉冲的横向轮廓可以抑制原子衰变率。这种对原子衰变的主动抑制为在平面谐振器内长期存储原子量子比特的高效量子存储器开辟了一条有吸引力的途径。
2013-09-23 quant-ph
Collective emission and selective radiance in atomic clouds and arrays coupled to a microring resonator
该研究理论探究原子与微环谐振器耦合中的集体偶极相互作用，利用回音壁模式与自由空间模式的差异控制光-物质相互作用，并评估亚波长原子阵列的潜力。
2025-10-27 physics.atom-ph quant-ph
Simulating systems of itinerant spin-carrying particles using arrays of superconducting qubits and resonators
我们提出了超导量子位共振器阵列中巡游自旋粒子的量子模拟的可能途径。在最近的几项研究中考虑的标准Jaynes-Cummings-Hubbard设置可以很容易地用作许多相关现象的量子模拟器，包括与外部磁场的相互作用和自旋轨道耦合。在模拟中使用多个量子位和多个谐振器模式的更复杂的设置提供了更高的复杂性，包括模拟具有高自旋值的粒子，并允许更直接地控制与自旋轨道耦合相关的过程。这一建议可以在不久的将来在最先进的超导电路中实现。
2014-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pathway interference in a loop array of three coupled microresonators
研究了一个由三个环形微谐振器组成的耦合系统。这种设置允许从锥形光纤进入谐振器设置的光在再次通过光纤离开之前沿着各种不同的路径演变。特别地，谐振器的环路配置允许我们称之为往返过程的演化，其中光从一个谐振器顺序地通过所有其他谐振器演化回到初始谐振器。该过程使得系统的光学性质对系统中所有耦合和散射常数的相位敏感。我们分析的透射和反射光谱，并解释它们之间的各种可能的演变路径通过谐振器系统的干扰。特别是，我们专注于光学性质的相位依赖性。最后，我们讨论了可能的应用，这种相位灵敏度引起的往返过程中，如测量的纳米粒子的位置接近的谐振器之一，并测量两个谐振器之间的折射率的变化。我们的分析结果的应用程序的支持下，基于有限差分时域解ofMaxwell方程在二维网格上的原理证明计算。
2011-02-07 quant-ph
Fast generation of multiparticle entangled state for flux qubits in a circle array of transmission line resonators with tunable coupling
研究了在超导磁通量子比特的电路QED系统中快速产生Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态的一步方法。GHZ态的产生时间约为10 ns，比磁通量子比特的相干时间短得多，与单量子比特的相干时间相当。在我们的建议中，一个随时间变化的微波场被施加到超导传输线谐振器（TLR），并以受控的方式移动谐振器，从而诱导间接的量子比特-量子比特耦合，而没有量子比特和谐振器之间的残余纠缠。可调谐耦合TLR圆阵列的设计为我们提供了扩展这种一步方案的情况下，许多量子位耦合通过几个TLR的潜力。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing Neon Thin Film Growth with an NbTiN Superconducting Resonator Array
本文利用多路复用NbTiN超导微波谐振器阵列，通过监测谐振频率和$Q_i$变化量化氖薄膜空间均匀性，发现三相点附近脉冲沉积可重复成膜，12K退火能改善均匀性，为电子悬浮氖量子比特平台提供原位表征工具。
2025-11-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Non-reciprocity of Multi-mode Optical Directional Amplifier Realized by Non-Hermitian Resonator Arrays
本文利用非厄米多模谐振器阵列首次实现多频率光学非互易传输，并结合Scully-Lamb模型与增益饱和效应构建双频定向循环放大器，可用于光信号路由、噪声抑制和并行信息处理。
2024-09-03 physics.optics quant-ph
Collective effects in the dynamics of driven atoms in a high-Q resonator
研究了N个相干驱动二能级原子与光腔耦合的量子动力学。在强耦合区，原子散射产生的腔场与原子上的泵浦光发生破坏性干涉。这抑制了原子激发，甚至对于强驱动场也防止了原子饱和，而稳态腔内场振幅几乎与原子数无关。干涉效应的大小取决于激光和腔场之间的失谐和相对原子位置，并且对于放置在腔模的波腹处的原子的波长间隔晶格是最强的。在这种情况下，在每个原子附近产生三维强度最小值。在这种状态下，自发发射被抑制，并且主要的损耗通道是腔衰减。即使腔线宽大于原子的自然宽度，通过足够大数量的原子的合作作用，也可以恢复强干涉。这些结果提供了一个新的关键，以了解最近的集体腔冷却实验，并可能允许实现快速定制的原子-原子相互作用，以及非微扰粒子探测非常小的能量转移。
2007-03-20 quant-ph
Polariton crystallization in driven arrays of lossy nonlinear resonators
我们研究了由激光驱动并通过相互光子隧穿相互作用的非线性光学谐振腔的有损耗阵列的稳态。对于弱非线性，我们发现准动量与激光驱动器的相对相位相匹配的模式中的极化激元的双模压缩。对于强非线性的空间极化激元密度-密度相关性表明，极化激元结晶，并主要发现在一个特定的距离彼此，尽管被注入的相干光源和阻尼的环境。
2010-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Lehmann-Symanzik-Zimmermann Reduction Approach to Multi-Photon Scattering in Coupled-Resonator Arrays
提出了一种基于Lehmann-Symanzik-Zimmermann约化的量子场论方法，研究了由耦合共振器阵列（CRA）组成的纳米结构中的多光子散射过程，其中CRA还耦合到一些人工原子作为控制量子节点.利用这种方法，我们找到了T型CRA的单光子束缚态，并明确地得到了它在各种情况下的多光子散射S矩阵。我们还用这种方法计算了由T型CRA构成的更复杂的量子网络的多光子S矩阵，如H型CRA波导。
2010-01-28 cond-mat.other quant-ph
Observation of Subradiant Atomic Momentum States with Bose-Einstein Condensates in a Recoil Resolving Optical Ring Resonator
根据Cola，Bigerni和Piovella的理论方案，在反冲分辨光学环形腔中，对玻色-爱因斯坦凝聚体中亚辐射原子动量态的形成进行了实验研究.原子从侧面被包含两个频率分量的激光泵浦。它们共振驱动三个离散原子动量态之间的腔辅助拉曼跃迁。在几百微秒内，系统就演变成一个稳定的次辐射状态。在这种状态下，凝聚体形成两个密度光栅，适于将泵浦场的两个频率分量反射到谐振器中。两个分量相消地干涉，使得散射被有效地抑制。在0 ~ 2.1的范围内，观察到了两个泵浦分量的不同振幅比下的一系列次辐射态。结果用平均场近似下的三态量子模型很好地解释了。
2018-11-06 physics.atom-ph quant-ph
Non-equilibrium many-body effects in driven nonlinear resonator arrays
研究了光驱动耗散耦合谐振器阵列的非平衡行为。假设每个谐振腔通过Jaynes-Cummings相互作用与一个二能级系统耦合，我们计算了该系统在相干泵浦和耗散作用下的多体定态行为。我们提出并分析了多体相位使用实验上可访问的数量，如总激发数，发射的光子光谱和光子相干函数为不同的参数制度。同时，我们还比较和对比了该系统的预期行为，假设腔中的局部非线性是由通用克尔效应而不是Jaynes-Cummings相互作用产生的。我们发现，即使当相应的非线性强度相似时，两种模型产生的实验可观测量的行为也会因现实的相互作用机制而不同。我们详细分析了Jaynes-Cummings-Hubbard（JCH）模型中源自激发的混合性质的额外特征，并研究了Kerr近似将忠实地匹配JCH物理的制度。我们发现，后者是真实的光-物质耦合和超出目前技术范围的损失的值。在整个研究过程中，我们在弱泵浦，完全量子力学制度，如平均场论失败的方法，而是使用量子轨迹和时间演化块抽取算法的组合来计算相关的稳态观测。在我们的研究中，我们假设了小到中等尺寸的阵列（从3到16个站点）和耦合耗散率的比值$g/γ\sim 20$，这使得我们的结果可以实现与当前的电路QED设计和不久的将来光子晶体设置。
2012-05-04 quant-ph
Frequency tuning of a triply-resonant whispering-gallery mode resonator to MHz wide transitions for proposed quantum repeater schemes
量子中继器依赖于飞行量子比特与量子存储器的接口。最常见的实现包括在带宽和中心频率上与原子系统匹配的窄带单光子。之前，我们证明了我们的多功能预示单光子源的兼容性，其基于三重共振回音壁模式谐振器中的参数下转换，具有碱性跃迁[Schunk等人，Optica 2，773（2015）]。在本文中，我们分析了我们的源在相位匹配，可用的波长调谐机制，和应用到窄带原子系统。我们共振地址的铯和铷的D1跃迁与此光参量振荡器泵浦其振荡阈值以上。低于阈值，单光子的有效耦合到原子跃迁预示着由单个电信波段的光子被证明。最后，我们提出了一个准确的分析描述我们的观察。提供连接各种原子跃迁与电信波长的灵活性，我们展示了一种有前途的方法来实现量子中继器的基本构建模块。
2016-07-14 quant-ph
Coupling a thermal atomic vapor to an integrated ring resonator
在具有许多节点的网络内的强相互作用的原子-腔系统构成了量子互联网的可能实现，该量子互联网允许在同一平台上进行量子通信和计算。为了实现这种大规模的量子网络，纳米光子谐振器是有希望的候选者，因为它们可以可扩展地制造并与波导和光纤互连。通过将环形谐振器阵列集成到一个蒸汽室中，我们发现室温以上的热铷原子可以耦合到光子腔中，作为芯片级混合电路的构建模块。虽然在第一次实现中还没有实现强耦合，但我们的方法为原子-腔系统的小型化和可扩展性迈出了关键一步。
2016-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Observation of quantum-measurement backaction with an ultracold atomic gas
目前微机械谐振器的研究致力于对宏观物体运动的量子极限检测。实现这一目标的先决条件是观察到与量子精密测量极限一致的测量反作用。然而，热噪声目前占主导地位的测量和排除基态准备的谐振器。在这里，我们建立了一个超冷原子气体的集体运动，严格限制在法布里-珀罗光学腔作为一个系统，研究宏观物体的量子力学。腔模结构选择一个单一的集体振动模式，该模式由腔的光学性质测量，由腔光场驱动，并受到该场的量子力波动的反作用。在实验上，我们通过测量腔内原子系综的腔光致加热来量化这种波动。这些测量代表了在标准量子极限下对宏观机械谐振器的反作用的第一次观察。
2008-04-22 quant-ph
Inherent Mach-Zehnder interference with "which-way" detection for single particle scattering in one dimension
本文研究了单光子在一维耦合腔阵列中的相干输运。由于它的固有结构是一个马赫-曾德尔干涉仪，我们解释了相消干涉现象的透射光谱的影响，哪一个方向的检测。本模型的量子实现是一个纳米机电谐振器阵列，其中两个最近的谐振器通过其附着的磁性尖端耦合到单个自旋。它的经典模拟是一个耦合缺陷腔阵列的波导，其中一个侧面缺陷腔有两个耦合。
2011-09-12 quant-ph
Supercooling of Atoms in an Optical Resonator
研究了光学腔中原子系综的激光冷却。我们表明，当原子偶极子在稳态超辐射的制度同步，原子的运动可能会受到巨大的摩擦力，导致潜在的非常低的温度。最终的温度极限由修改后的原子线宽决定，其可以比腔线宽小几个数量级。超辐射进入腔模的冷却速率增强，即使对于具有超窄线宽的偶极跃迁也允许合理的冷却速率。
2015-12-11 quant-ph
High Quality factor micro-ring resonator for strong atom-light interactions using miniature atomic beams
提出了一种用于原子束与免退火高品质因数微谐振腔之间强相互作用的集成光子学平台。在$~780$ nm处$^{87}$ Rb的光学跃迁附近，我们制作了一个加载Q值为$1.55\times10^6$的薄膜空气包层SiN微谐振器。该Q无需在高温下对器件进行退火即可实现，从而也可实现包含光电电路的未来全集成平台。估计的单光子拉比频率（2g）是${2\boldsymbolπ}\times$ 64 MHz，在谐振器上方100 nm的高度。我们的模拟结果表明，微型原子束的纵向速度为0.2米/秒至30米/秒将强烈与我们的谐振腔相互作用，允许检测单原子的过境和可扩展的单原子光子器件的实现。具有类似Q的轨道谐振器可以用于检测速度约为300 m/s的热原子束。
2020-08-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
High-Q Nanophotonic Resonators on Diamond Membranes using Templated Atomic Layer Deposition of TiO2
将固态量子发射器与纳米光子谐振器集成对于有效的自旋光子接口和光学网络应用是必不可少的。虽然钻石色心已被证明是新兴量子技术的优秀候选者，但它们与光学谐振器的集成仍然具有挑战性。基于将谐振器蚀刻到金刚石中的常规方法通常负面地影响色心性能并且提供低器件成品率。在这里，我们开发了一个集成的光子学平台的基础上模板原子层沉积的二氧化钛金刚石膜。我们的制造方法产生高性能的纳米光子器件，同时避免将波长级特征蚀刻到金刚石中。此外，该技术产生高度可再现的光学共振，并且可以在单个金刚石样品上迭代，这是一个独特的加工优势。我们的方法适用于宽范围的波长和衬底，并且可以实现腔光子与金刚石或碳化硅、稀土离子或其他材料系统中的相干缺陷之间的高协同性接口。
2020-05-30 physics.optics quant-ph
Engineering photonic dispersion relation and atomic dynamics in waveguide QED setup via long-range hoppings
通过长程跃迁工程光子波导中的色散关系，实现对原子动力学的精确控制，并展示其在定向原子辐射和吸收中的应用。
2025-12-03 quant-ph
Cold Fermi atomic gases in a pumped optical resonator
我们研究服从费米统计的完全极化超冷原子气体系统。原子跃迁与激光相干泵浦的驻波腔模色散相互作用。在这种设置中，腔内场的强度由原子介质的折射率决定，因此由原子密度分布决定。反之亦然，原子的密度分布由腔场势决定，腔场势的深度与腔内场的振幅成正比。在这项工作中，我们表明，这种非线性导致的不稳定性的腔内强度，从色散光学双稳性有很大的不同，因为这种效果已经存在于政权，其中原子偶极子是成比例的腔场。这种不稳定性是由物质波波动驱动的，并表现出对原子密度分布波动的特殊依赖性。
2008-08-12 cond-mat.other quant-ph
Quantum stability of self-organized atomic insulator-like states in optical resonators
我们研究了多体系统腔量子电动力学的一个范例：泵浦光谐振腔中的超冷原子气体。特别地，我们研究了原子类绝缘体态的稳定性，由腔场空间模式结构中出现的机械势限制。在开放空间中，当光学势足够深时，原子气体处于类莫特态。然而，在腔内，势取决于原子的分布，原子的分布决定了介质的折射率，从而改变了腔内场的振幅。我们导出了描述系统物理的有效玻色-哈伯德模型，并研究了超流-莫特绝缘体量子态之间的交叉。我们确定的参数区域的原子绝缘体状态是稳定的，并预测存在重叠的稳定区域对应于竞争的绝缘体状态。双稳态行为，控制的泵浦强度，是遇到在附近的移动腔共振。
2007-12-20 cond-mat.other quant-ph
Topological edge states in all-dielectric square-lattice arrays of bianisotropic microwave resonators
本研究利用双各向异性介质谐振器的镜像对称性破缺在方形晶格中打开带隙，通过实验与数值模拟验证了两类界面的拓扑边缘态及其鲁棒传播特性，建立格林函数模型分析其拓扑性质，为相关光学/微波结构设计提供新思路。
2025-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity Nonlinear Optics at Low Photon Numbers from Collective Atomic Motion
研究了法布里-珀罗光学谐振腔中超冷原子位移引起的克尔非线性和色散光学双稳。在驱动谐振腔中，这种集体运动是由作用在一维腔内光晶格的最低能带中制备的高达$10^5$ $^{87}$ Rb原子上的光学力引起的。原子运动相干性的寿命允许在极低的腔光子数下的强非线性光学，如通过在光子数低于1时观察光学双稳性的两个分支所证明的。
2007-09-05 quant-ph
Selective collective emission from a dense atomic ensemble coupled to a nanophotonic resonator
本研究实验与理论结合，展示了密集原子系综耦合纳米光子微环谐振器时，通过调节耦合和原子数实现向导波模式的超辐射发射，并在非导波模式中观察到亚辐射与超辐射，首次实现选择性集体发射的原子-光界面。
2025-09-10 physics.atom-ph quant-ph
Stationary entanglement of photons and atoms in a high-finesse resonator
我们预言原子阵列的集体激发在适当耦合时会与高精细度腔模的光纠缠。这种纠缠是Einstein-Podolsky-Rosen型的，它对腔损耗是鲁棒的，并且是耦合系统的平稳特性。它是在原子阵列沿腔轴排列并由激光横向驱动时产生的，当光子相干散射到腔模中时，由于相位失配而被抑制。我们确定的参数制度下，纠缠被发现，并表明这些是兼容的现有的实验设置。
2014-02-05 quant-ph
Driven-dissipative topological phases in parametric resonator arrays
本文研究了参数振荡器阵列中的拓扑放大现象，发现了两种具有定向传输和指数增益的拓扑放大相以及一种拓扑平庸相，并分析了各相的稳定性、增益和抗无序韧性，最后探讨了实验实现方案。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bistability in a Mesoscopic Josephson Junction Array Resonator
我们提出了一个实验研究的随机开关的约瑟夫森结阵列谐振器的谐振频率在GHz范围内。当器件处于非谐性为线宽量级的状态时，泵浦强度仅为几个光子时就会出现双稳态。我们通过连续观察两个亚稳态之间的跳跃来测量双稳态的动态，所述跳跃以从几Hz到几MHz的速率发生。开关速率强烈地依赖于泵浦强度、读出强度和温度，遵循Kramer定律。非线性和耦合之间的相互作用，在这个很少探索的制度，可以提供一个新的资源，非爆破测量，单光子开关，甚至元件的自主量子纠错。
2017-06-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Modelling dielectric loss in superconducting resonators: Evidence for interacting atomic two-level systems at the Nb/oxide interface
虽然有几个实验声称，非晶表面/界面中的两能级系统（TLS）缺陷是超导谐振器和量子比特中能量弛豫的原因，但没有一个实验能用传统的非相互作用TLS模型对其数据进行定量解释。在这里，提出了一个模型，插值之间的相互作用和非相互作用的TLS损耗角正切进行数值分析的实验数据和提取有关TLS参数及其分布的信息。作为一个证明的原则，该模型适用于TESLA腔，只包含一个单一的有损耗的材料在其内部，铌/铌氧化物界面。最佳拟合显示薄（5 nm）和厚（100 nm）氧化物的相互作用的TLS与尖锐的电偶极矩模量，表明TLS是“原子”，而不是“玻璃态”。所提出的方法可以应用于具有多个材料界面和衬底的其他器件，目的是阐明导致谐振器和量子比特中能量损失的TLS的性质。
2022-10-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Possible hundredfold enhancement in the direct magnetic coupling of a single atomic spin to a circuit resonator
我们报告的挑战和限制直接耦合的磁场从电路谐振器的电子自旋绑定到施主电位。我们提出了一种由三层集总元件超导谐振器和注入富集$^{28}$ Si中的单个施主组成的器件。谐振器阻抗明显小于使用普遍的共面谐振器实际可实现的极限。此外，谐振器包括纳米级螺旋电感器，以将来自光子的磁场空间聚焦在注入施主的位置处。与共面传输线谐振器的磁场的估计耦合率相比，该设计保证了局部磁场的大约两个数量级的增加，从而保证了自旋到光子的耦合率$g$的增加。我们表明，通过使用铌（铝）作为谐振腔的超导体和一个单一的磷（铋）原子作为施主，$g/2π$ =0.24 MHz（0.39 MHz）的耦合率可以实现在单光子制度。对于这种混合腔量子电动力学系统，$g$中的这种增强足以进入强耦合区。
2018-07-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Superconducting Qubit-Resonator-Atom Hybrid System
我们提出了一个混合量子系统，其中一个$LC$谐振腔与一个通量量子比特感应相互作用，并与一个里德伯原子电容耦合。改变外部磁通量偏置控制通量量子位翻转和通量量子位谐振器界面。利用静电场对原子光谱进行调谐，控制原子的量子位态跃迁和原子与谐振腔的耦合。通过简单地调节磁通偏置和静电场，可以制备超导、光子和原子量子比特的不同类型的纠缠，从而实现三量子比特Toffoli逻辑门。
2017-06-29 physics.atom-ph quant-ph
The quantum ground state of self-organized atomic crystals in optical resonators
冷原子在激光驱动下与光腔量子场耦合，可以自组织成周期性结构。这些结构由光晶格支撑，该光晶格从它们散射到腔模式中的激光中出现，并且当激光强度超过阈值时形成。通过将自组织晶体的原子动力学映射到玻色-哈伯德模型，我们从理论上研究了这些结构在自组织泵浦阈值以上的量子基态。我们发现，自组织结构的量子基态可以是Mott绝缘体或超流体，这取决于泵浦强度的驱动激光。对于非常大的泵的强度，腔内强度是最大的，人们会期望莫特绝缘体状态，我们发现系统是超流的参数的间隔。这些状态可以在现有的实验装置中实现。
2010-01-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Superconducting Resonator-Rydberg Atom Hybrid in the Strong Coupling Regime
我们提出了一个很有前途的混合量子系统，其中高激发态原子通过电容器的电场与超导LC振荡器发生强相互作用。外加一个静电场来调谐原子的能谱。在里德伯原子的DC斯塔克映射中，原子量子比特由两个本征态在一个避免的能级交叉处实现。改变静电场使原子-量子比特跃迁与微波谐振器共振或非共振，从而导致具有极大协同性的强原子-谐振器耦合。与超导电路中的约瑟夫森结引起的非线性效应类似，大的原子-谐振腔界面会扰动谐振腔的谐振势，从而产生一个人工二能级粒子。不同的通用双量子位逻辑门也可以在我们的混合系统中执行，在该空间中，原子量子位耦合到单个光子，其相互作用强度远远大于任何弛豫速率，为腔介导的状态传输打开了大门。
2016-11-16 physics.atom-ph quant-ph
Haldane Quantum Hall Effect for Light in a Dynamically Modulated Array of Resonators
拓扑绝缘体由于各种原因吸引了大量的关注--特别是，通过边缘状态“保护”免于无序的无损能量传输的可能性。像量子霍尔态这样的拓扑效应可以通过规范场来诱导，然而在实践中很难产生，特别是对于电荷中性的粒子。诱导有效规范势的一种方法是通过对限制这种粒子的晶格进行动态的时间周期调制。用这种方法，最近在冷原子系统中观察到了Halflion量子霍尔效应。在这里，我们展示了如何可以诱导这种相同的效果，光局限于晶格相同的光学谐振器，使用现场调制的谐振频率。我们进一步证明了单向边缘状态免疫背散射损失的存在，并讨论了实际实施的可能性，这将使慢光设备的前所未有的质量。
2015-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlling light emission by engineering atomic geometries in silicon photonics
通过设计由近1000个嵌入微谐振器中的原子段组成的原子几何形状，我们观察到原子晶格在电信波长处引起的布拉格共振。铒原子在氮化硅微谐振器内的晶格中的几何排列减少了与晶格相称的波长处的散射损耗。我们确认依赖的光发射的原子位置和晶格间距，也观察到Fano干涉系统中的共振模式之间。
2020-03-13 physics.app-ph quant-ph
A quantum spin transducer based on nano electro-mechancial resonator arrays
量子信息处理的实现面临着将避免退相干的良好隔离与控制多体量子系统中相干相互作用的能力相结合的矛盾要求。例如，电子和原子核的自旋自由度由于它们与环境的弱磁相互作用而提供了良好的量子记忆。然而，出于同样的原因，很难在大于几十纳米的距离上实现自旋的受控纠缠。在这里，我们提出了一个通用的实现的电子自旋量子比特的量子数据总线的自旋耦合到磁化的机械谐振器通过磁场梯度的运动。假设机械系统是带电的，则与自旋量子位相关联的磁矩可以被有效地放大，以使得能够经由库仑力在长距离上进行相干自旋-自旋耦合。我们的方法适用于广泛的一类电子自旋量子比特，可以本地化附近的磁化尖端，并可用于实现混合量子计算架构。
2009-08-03 cond-mat.other quant-ph
High-Q Interstitial Square Coupled Microring Resonators Arrays
本研究针对带间隙环的方形耦合微环谐振器阵列展开，通过解析推导与数值模拟验证其色散与模式特性，发现该结构的加载品质因数可达单环和常规4环结构的20倍和8倍，有望用于高性能集成光子器件。
2020-07-14 physics.optics quant-ph
Magnetic-field-mediated coupling and control in hybrid atomic-nanomechanical systems
磁耦合混合量子系统通过朗道-齐纳跃迁实现鲁棒的量子态控制。在这里，我们表明，耦合到一个纳米机械谐振器通过振荡磁场的超冷原子样品可以用来冷却谐振器的机械运动，测量机械温度，并使这些介观物体的纠缠。我们计算预期的耦合永磁体和电流传导nanostring谐振器，并描述如何实现这种杂交使用最近开发的制造技术，包括SiN nanostring和原子芯片。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Quantum electrodynamics of non-demolition detection of single microwave photon by superconducting qubit array
通过一贯地应用量子电动力学的形式主义，我们发展了一个全面的理论框架，描述了单个微波光子与波导谐振腔中超导transmon量子比特阵列的相互作用。特别地，我们分析了微波光子对阵列响应于激发谐振器的弱探测信号的影响。研究表明，高品质因数腔提供更好的光谱分辨率的响应，而具有中等品质因数腔允许更好的灵敏度为一个单光子检测。值得注意的是，我们的分析表明，在实际的系统参数范围内，即使是腔中的单个量子比特也可以检测到单光子信号。我们还讨论了光子的量子特性和谐振腔的电动力学特性对量子比特阵列响应的影响。我们的研究结果提供了一个有效的理论背景，通知量子器件的开发和设计组成的量子位阵列，特别是对于那些使用腔的传输或反射的显式表达式是必需的。
2022-12-05 cond-mat.supr-con quant-ph
Slowing light with a coupled optomechanical crystal array
本文研究了光在由倏逝耦合光机械晶体阵列组成的谐振腔光波导中的传播。在强驱动极限下，系统的哈密顿量可以线性化和对角化。在这种情况下，我们得到的极化激元，它是由光子的相互作用和机械谐振腔的集体激发。通过分析极化激元的色散关系，我们发现可以通过改变相关参数来控制能带结构。有人提出，一种可工程化的能带结构可以用来减慢和阻止光脉冲。
2012-02-09 physics.optics quant-ph
