Resonance inversion in a superconducting cavity coupled to artificial atoms and a microwave background
我们演示了如何加热的环境可以反转的驱动腔的线形。我们考虑了超导共面腔与多个人造原子的耦合。所测量的腔传输的特征在于Fano型谐振的形状是连续可调的偏置电流通过附近的（磁通量）控制线。特别地，微波腔的相同色散偏移可以被观察为峰值或谷值。我们发现，这种Fano峰反转是可能的，由于微波传输之间的可调干扰通过背景，具有反应性和耗散性，并通过腔，受偏置电流诱导加热。背景传输由于控制线和传输线之间的串扰而发生。我们展示了如何这样的背景可以占Jaynes-Cummings型模型通过修改腔和传输线之间的边界条件。我们发现，一般情况下，而共振的位置决定系统的能级，共振的形状给系统的波动和耗散的信息。
2019-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dissipation-induced superradiance in matter coupled to a self-interacting cavity
Institute for Theoretical Physics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）；Department of Physics, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学物理系）；Department of Physics, University of Konstanz（康斯坦茨大学物理系）；Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada and Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物质理论物理系及凝聚态物理中心）
本文在Dicke模型中引入光子Kerr非线性，发现负Kerr非线性导致低阈值自旋反转超辐射相，并通过腔耗散稳定该相，为激光和浴工程相提供新途径。
2026-06-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Complex temperature dependence of coupling and dissipation of cavity-magnon polaritons from milliKelvin to room temperature
混合磁光子系统是未来信息处理技术的关键组成部分，例如在经典（主要是在室温下）和量子（低温）状态下的数据存储，操作或转换。在这项工作中，我们研究了YIG球强烈耦合到微波腔在整个温度范围内从$290\,\mathrm{K}$到$30\,\mathrm{mK}$。研究了从经典到量子态的腔磁振子极化激元，其中热能小于一个共振微波量子，即在低于$1\,\mathrm{K}$的温度下。我们比较了耦合强度$g_{\rm{eff}}(T)$的温度依赖性，描述自旋系综和腔光子之间的相干能量交换的强度，饱和磁化强度演化$M_{\rm{s}}(T)$的温度行为，并发现在低温下强烈的偏差。磁振子耗散的温度依赖性在中温由稀土杂质散射控制，导致在$40\,$ K处的强峰。在$30\,$ mK处，线宽$κ_{\rm{m}}$减小到$1.2\,$ MHz，使得该系统适合作为量子电动力学实验的构建块。我们在整个温度范围内实现了超过$20$的电磁协同性，在毫开尔文制度以及在室温下的值超过$100$。通过我们的测量，强耦合磁振子-光子系统的光谱学被证明是在大温度范围内研究自旋材料的通用工具。在一次测量中提供了关键参数，从而大大简化了调查。
2018-01-04 cond-mat.mes-hall
Photon pumping, photodissociation and dissipation at interplay for the fluorescence of a molecule in a cavity
本文提出光学腔中双原子分子的精确模型，同等处理电子与核运动，涵盖莫洛谱、谐波产生与解离竞争及荧光对泵浦和耗散的依赖，为相关实验提供通用模板。
2023-02-17 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Superconducting qubit in a nonstationary transmission line cavity: parametric excitation, periodic pumping, and energy dissipation
考虑了耦合到非稳态传输线腔中的超导量子比特在考虑能量耗散的情况下的频率调制。以前，它被证明，在一个单一的腔频率的非线性调制的情况下，有两个通道的两个能级系统的激发，这是由于吸收的Casimir光子和由于反向旋转波过程负责的动态兰姆效应。我们发现，谐振器频率的参数周期调制可以显着增加的激发概率。值得注意的是，在这种调制下的反向旋转波过程开始发挥重要作用，即使在共振制度。我们的预测可以用来控制量子比特-谐振腔量子态，以及研究不同通道的参数量子比特激发的实验。
2016-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dissipation and spontaneous emission in quantum electrodynamical density functional theory based on optimized effective potential: A proof of concept study
将量子电动力学密度泛函理论（QEDFT）中的优化有效势（OEP）形式推广到光子模连续分布的情形，并研究了它对电子与有耗腔光子相互作用系统耗散动力学的适用性.具体来说，我们测试这种技术是否能够捕获的量子特征的电子-光子相互作用的自发发射和相应的能量转移从电子到腔光子。为此，我们分析了一个离散的三个网站系统与一个电子耦合到腔的光子，这，事实上，是一个极小模型允许消除经典辐射和相应的能量损失，但仍然有非平凡的密度动力学。通过考虑两种典型的光子模谱密度，模拟（i）具有洛伦兹展宽的光子峰的损耗腔和（ii）欧姆浴，以及几种典型的动力学机制，我们发现OEP-QEDFT表现出良好的定性和定量性能，特别是在耗散由单光子过程主导的情况下。
2021-11-08 cond-mat.mes-hall
Dissipation-induced instabilities of a spinor Bose-Einstein condensate inside an optical cavity
本文研究了旋量玻色-爱因斯坦凝聚体在偏振角可控的激光横向驱动下的动力学行为。我们专注于一个双组分Dicke模型与复杂的光物质耦合，在光子损失的存在下。我们计算的稳态相图，并发现动力学不稳定性的极限环的形式，预示着异常点和水平吸引力的存在。我们表明，不稳定性引起的耗散过程中产生的两个集体自旋之间的非互易耦合。我们的预测可以很容易地在国家的最先进的实验进行测试，并打开了非互惠多体动力学的研究平衡。
2019-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
On-demand driven dissipation for cavity reset and cooling
提出一种超导电路器件，通过可调耗散器实现按需、可调的电磁场耗散，能以超过50 μs⁻¹的速率复位读出腔并冷却消除热光子退相干，为电路QED提供模块化环境工程工具。
2024-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Triggered Superradiance and Inversion Storage in a Hybrid Quantum System
本研究探讨了与超导腔强耦合的反转自旋系综的超辐射发射，通过失谐存储反转并利用弱触发脉冲控制超辐射爆发时间与相位，展示了在反转阈值以下放大微波脉冲的能力。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Single-crystal diamond low-dissipation cavity optomechanics
单晶金刚石腔光学机械设备是混合量子系统的一个很有前途的例子：通过将机械共振耦合到光和电子自旋，它们可以使光子控制固态量子比特的新方法成为可能。然而，从高质量的金刚石芯片实现腔光学机械器件一直是一个突出的挑战。在这里，我们展示了单晶金刚石腔光学机械设备，可以使光子-声子-自旋耦合。观察到腔光机械耦合到$2\,\text{GHz}$频率（$f_\text{m}$）机械共振。在室温环境条件下，这些共振具有低耗散（机械品质因数，$Q_\text{m} > 9000$）和高频率的记录组合，其中$Q_\text{m}\cdot f_\text{m} \sim 1.9\times10^{13}$足以实现室温单声子相干。该系统在红外和可见光波长处具有高的光学品质因数（$Q_\text{o} > 10^4$）共振，几乎是边带分辨的，并且具有光机械协同性$C\sim 3$。通过辐射压力激发的机械自振荡，其31 pm的振幅被预测为提供0.6 MHz的耦合率到金刚石氮空位中心基态跃迁（6 Hz /声子），和$\sim10^5$更强的耦合率到激发态跃迁的金刚石电子自旋的设备的光机械控制的潜力被证明。
2016-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Second-harmonic generation using 4-bar quasi-phasematching in a GaAs microdisk cavity
在诸如GaAs的材料中的4条晶体对称性可以实现准相位匹配以用于有效的频率转换，而没有极化、孪生或其他工程畴反转。4-棒对称意味着90度旋转等同于晶体学反转。因此，光绕4-bar轴循环的传播几何形状产生有效的畴反转，这对准相位匹配有用。微盘光学腔还提供共振场增强和出色的空间重叠，从而在微米级体积中实现高效的频率转换。这些器件可以作为紧凑的辐射源或纠缠光子集成在光子电路中。高效的二阶频率转换是非线性半导体微盘谐振器的一种新功能，它以前已经被探索用于全光电路，如开关，信号路由器和光学逻辑门。微谐振器阵列可以产生慢光和鲁棒的光学延迟线。在这里，我们提出了有效的二次谐波产生在微盘腔利用4杆准相位匹配的第一个实验观察。
2012-10-06 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dynamical Lamb effect versus dissipation in superconducting quantum circuits
超导电路为研究非稳态腔QED现象提供了一个新的平台。这种现象的一个例子是动态兰姆效应，这是由于原子的兰姆位移的非绝热调制引起的原子的参数激发。这种效应最初是在自然原子处于变化腔中时引入的，而我们提出了在动态可调耦合的超导量子比特-腔系统中实现这种效应。本文研究了在实际系统中不可避免的动力学兰姆效应和能量耗散之间的相互作用。我们发现，尽管天真的期望，这种相互作用可能会导致意想不到的动态制度。最引人注目的结果之一是，由于量子位弛豫，从真空中产生的光子可以被强烈增强，这为这样的过程开辟了一条新的通道。我们还发现，腔中的耗散可以增加量子比特的激发态布居。我们的结果可用于动力学兰姆效应及其伴随的量子效应的实验观察和研究。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Magnon cat states in a cavity-magnon-qubit system via two-magnon driving and dissipation
本文提出利用双磁振子驱动与量子比特耗散，在腔-磁振子-量子比特混合系统中高效制备偶/奇磁振子猫态及压缩态，并探讨其在宏观量子研究和暗物质探测等量子传感中的应用。
2025-08-16 cond-mat.mes-hall hep-ex quant-ph
Brightening of a dark monolayer semiconductor via strong light-matter coupling in a cavity
通过强光-物质耦合来设计量子材料的特性是一个引人注目的研究方向，具有多种现代应用。这些方法包括改变有机分子中的电荷传输，控制粒子的相关性和相互作用，甚至控制化学反应。在这里，我们研究了通过强耦合的材料性能的修改，并证明了一个有效的反转的激子带序在单层的WSe 2自旋禁戒，光学暗基态。在我们的实验中，我们利用腔光子与高能量、自旋允许的亮激子之间的强光-物质耦合，从而在光学带隙中产生两个亮极化激元模式，其中较低的极化激元模式被推到WSe 2暗态以下。我们证明，在这种制度下，通常观察到的发光猝灭源于快速弛豫到黑暗的基态被阻止，这导致在这种本质上黑暗的材料的增亮。我们探测这种有效的增亮温度依赖性的光致发光，我们发现一个很好的协议与理论模型占反转的带序和声子辅助极化激元弛豫。
2022-04-26 cond-mat.mes-hall
Mechanical dissipation in MoRe superconducting metal drums
实验研究了由无序超导钼铼（MoRe）合金薄膜制成的机械谐振器中的损耗。通过静电驱动鼓与谐振交流电压，我们检测其运动使用超导微波腔。从机械共振频率和品质因数的温度依赖性，我们发现的非共振，机械激活的二能级系统（TLS）限制其品质因数在低温的证据。此外，我们观察到一个强大的抑制机械耗散在大的机械驱动振幅，这表明非常规的饱和的非共振TLS。这些新的观察揭示了超导鼓的机械阻尼机制和理解这种机械系统中耗散的途径。
2016-08-05 cond-mat.mes-hall
Parametrically driven hybrid qubits-photon systems: dissipation-induced quantum entanglement and photon production from vacuum
考虑了参变驱动量子比特-腔系统在两个子系统之间耦合能量的周期性调制下的耗散演化，这将导致反旋过程的放大.我们揭示了这个混合系统的一个非常丰富的动力学行为。特别地，我们发现其中一个子系统中的能量耗散可以增强另一个子系统中的量子效应。例如，即使在稳态下，最佳腔衰减也有助于稳定量子位之间的纠缠和量子相关性，并补偿有限的量子位弛豫。相反，量子比特子系统中的能量耗散导致了强调制下真空光子产生的增强，但同时破坏了量子比特之间的量子并发和量子互信息。我们的结果为量子信息处理中的非定常腔量子电动力学提供了更深层次的理解，对耗散量子态工程具有重要意义。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Arbitrarily large steady-state bosonic squeezing via dissipation
我们讨论了如何大量的稳态量子压缩（超过3分贝）的机械谐振器可以通过驱动光机械腔与两个控制激光器具有不同的振幅。该方案不依赖于任何明确的测量或反馈，也不简单地涉及光学弹性常数的调制。相反，它使用耗散机制，驱动腔充当工程水库。它可以等效地被看作是一个相干反馈过程，通过最小扰动的量子非破坏测量一个单一的力学正交。这表明，一般而言，相干反馈方案和油藏工程的概念密切相关。我们分析了如何优化方案，如何压缩标度与系统参数，以及如何可以直接检测到从腔输出。我们的方案是非常通用的，并且也可以用例如，超导电路
2013-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Revisiting the impact of dissipation on time-reversed one-axis-twist quantum-sensing protocols
本文系统研究耗散对三种时间反演单轴扭转量子传感实现方案的影响，发现三者抗耗散能力显著不同，并指出对称腔反馈方案的计量增益对耗散比此前认为的更敏感。
2024-06-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum synchronization and entanglement of dissipative qubits coupled to a resonator
本文基于耗散 Jaynes-Cummings 模型研究受驱腔与多量子比特耦合，提出弱、强耗散极限下的两种半解析稳态方法，并证明量子比特可经腔同步形成纠缠稳态。
2023-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Autonomous Stabilization of Floquet States Using Static Dissipation
Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）；Department of Physics, Boston University（波士顿大学物理系）；Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
通过静态耗散实现傅科态的自主稳定，利用辅助腔体提高非经典态的制备保真度和光子电流
2025-06-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Polariton response in the presence of Brownian dissipation from molecular vibrations
考虑到有限腔线宽和分子振动引起的主要耗散通道，研究了稳态驱动的腔场与分子激子强耦合系统的弹性响应.我们表明，经常使用的耦合振子模型无法描述这种响应，特别是由于非洛伦兹耗散的分子，他们的振动。这种故障的签名是温度依赖的最小点的极化激元峰分裂，不均匀的极化激元峰高度在最小分裂，和不对称的形状的极化激元峰，甚至在实验访问的“零失谐”点。使用一个相当通用的但代表性的分子振动模型，我们预测在各种条件下的极化激元响应，这取决于温度，分子斯托克斯位移和振动频率，和拉比分裂的大小。我们的结果可以用来作为一个健全的检查实验试图“证明”的结果源于强耦合，如真空增强化学反应速率。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering indefinitely long-lived localization in cavity-QED arrays
利用Jaynes-Cumming相互作用的非线性性质，可以在腔QED阵列中实现光子布居的捕获。然而，在实际系统中，不可避免的耗散效应会通过持续的光子泄漏破坏自陷态。为了规避这个问题，我们表明，一个精心设计的驱动器，耗散和哈密顿的结果在实现无限期持续的自陷。我们表明，驱动器，耗散和光物质相互作用之间的复杂的相互作用的结果，需要一个最佳的窗口的驱动强度，以实现这种非平凡的稳定状态。我们处理的两个腔和四腔的情况下，使用精确的开放量子多体计算。此外，在半经典极限下，我们将系统放大到一维长链，并证明了驱动-耗散系统中的局域化-去局域化转变。虽然，我们的分析是在保持腔QED系统记住，我们的工作是适用于其他驱动耗散系统的非线性起着决定性的作用。
2019-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Continuous two-photon source using a single quantum dot in a photonic crystal cavity
提出了利用相干泵浦的量子点嵌入光子晶体腔内实现连续双光子源的方法。我们分析了量子点能级和腔模内场的稳态布居。找到了相干泵浦和非相干泵浦量子点中粒子数反转的条件。我们证明了在相干泵浦和非相干泵浦下，两个双光子激光器输出的压缩是不可见的。利用最近发展的极化子变换主方程讨论了低温下声子耦合的影响。我们还提出了利用四波混频产生光场压缩态的方案。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity polariton optomechanics: Polariton path to fully resonant dispersive coupling in optomechanical resonators
半导体纳米结构中的共振光弹耦合为光机械谐振器中强烈增强的光-声相互作用开辟了新的前景。然而，一个潜在的问题是当接近谐振时，由耗散引起的腔Q因子的降低。在这封信中，我们表明，光-物质过程中的腔极化激元调解克服了这一限制，允许一个强烈增强的光子-声子耦合没有显着的寿命减少强耦合制度。设想在PetaHz/nm范围内的巨大光机耦合因子，比由腔镜的机械位移产生的反作用大三个数量级。
2014-05-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
The quantum optical Josephson interferometer
在无耗散玻色子系统中，相干隧道耦合和在位相互作用之间的相互作用导致了许多引人注目的观察，从数量-相位不确定性关系到量子相变。为了探索耗散和相干驱动对隧道耦合相互作用玻色子系统的影响，我们提出了一种类似于约瑟夫森干涉仪的量子光学器件。它由两个相干驱动的线性光学腔通过一个具有单光子非线性的中心腔连接而成。通过增加非线性耦合的强度，可以抑制中心腔出射光随两个泵浦场之间相位差变化的类约瑟夫森振荡。值得注意的是，我们发现，在中心腔中的超强相互作用的限制下，耦合系统映射到一个有效的Jaynes-Cummings系统，其非线性由隧道耦合强度决定。在耦合到两个线性波导的单个非线性腔的限制下，来自非线性腔的光子反聚束的程度提供了向约瑟夫森振荡被抑制的非线性区域的过渡的极好测量。
2008-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipative dynamics of circuit-QED in the mesoscopic regime
我们研究了谐振腔中初始填充介观相干场时电路QED器件的行为。腔与量子比特之间的强耦合产生了一个纠缠态，该纠缠态涉及介观准指针态关于腔耗散。相关场分量的重叠导致拉比振荡的崩溃和复苏。虽然量子位弛豫和退相不保留这些状态，一个简单的分析描述的电路QED设备，包括腔弛豫以及量子位耗散的耗散动力学从Monte-Carlo方法。的自发和诱导拉比振荡信号的显式预测推导和sucessfully与精确计算比较。我们表明，这些有趣的效果可以观察到一个10光子场在即将到来的电路QED实验。
2007-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Phonon-assisted tunnelling in a double quantum dot molecule immersed in a cavity
在量子马尔可夫主方程下，研究了腔中双量子点分子中声子辅助隧穿（PhAT）引起的耗散效应.我们解释了如何更高的PhAT率，一个QD和腔之间的更强的相互作用在非共振发生通过另一个QD和腔的共振相互作用，其中量子点通过隧道相互作用。仔细观察系统允许的光学跃迁作为PhAT速率的函数，表明跃迁能量的合并，导致光致发光（PL）光谱中光谱分辨率的损失。这种结合发生在几个特殊的点，表明量子动力学相变。
2019-02-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous Generation and Stabilization of Mesoscopic Field Superposition States in a Quantum Circuit
虽然耗散被广泛认为对量子相干性有害，但当适当地设计时，它可以导致非平凡纯量子态的稳定。我们提出了一个利用耗散工程在腔中连续产生和稳定薛定谔猫态的方案。我们首先通过双光子驱动和耗散产生具有确定宇称的非经典光子态，然后稳定这些瞬态以抵抗单光子衰变。单光子稳定是自主的，并通过第二个工程浴，利用光子数依赖的频率分裂，由于克尔相互作用在电路QED的强色散制度。从浴加腔的哈密顿量出发，我们导出了一个只考虑腔光子态的有效模型，以及相关物理量的解析表达式，如稳定率。这种猫态的确定性生成是执行通用量子计算的关键因素之一。
2014-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
High-Stress Si3N4 Reflective Membranes Monolithically Integrated with Cavity Bragg Mirrors
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本研究提出了一种高应力Si3N4反射膜与腔体布拉格镜单片集成方法，实现了高Q因子的光力学器件，适用于精密传感和量子光子学。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Enhancement of the spontaneous emission in subwavelength quasi-two-dimensional waveguides and resonators
本文考虑了二维发射体（如量子阱或二维半导体）在准二维波导或腔中的自发发射的量子电动力学问题。我们应用海森堡-朗之万方法，其中包括耗散和波动的电子系综和电磁场的腔在平等的基础上。我们引入的朗之万噪声算子不依赖于任何特定的耗散库模型，可以应用于任何耗散机制。此外，我们的方法是适用于非平衡电子系统，例如，在泵的存在下，超出了标准的波动耗散定理的适用性。我们推导出简单的，但实际上重要的几何形状：带状线和矩形腔的解析结果。我们的研究结果表明，一个显着的增强自发发射，通过一个100倍或更高的顺序，是可能的量子阱和其他二维发射器在亚波长腔。
2018-01-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nonclassical effects in cold trapped ions inside a cavity
我们调查的动力学的冷囚禁离子耦合到量子化的字段内的高精谐振腔，考虑确切的离子内部能级和字段（载流子跃迁）之间的共振。我们推导出一个强度依赖的哈密顿量，其中保留了与Lamb-Dicke参数（$η$）的平方成比例的项。我们发现，不同的非经典效应中出现的离子布居数反转的动力学，取决于初始状态的振动运动/字段和$η$的值。
2002-10-11 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
