Mechanically Modulated Sideband and Squeezing Effects of Membrane Resonators
研究了本征频率在低频（<1kHz）调制的非线性模的边带谱。这种额外的参数调制导致显着的反共振边带光谱中的线形，这可以通过驱动模式的振动状态进行控制。我们还建立了反共振频率与系统热涨落压缩之间的直接联系。我们的工作不仅提供了一个简单而可靠的方法压缩特性，而且开辟了一个新的可能性，对边带应用。
2021-07-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.class-ph
Continuous optical-to-mechanical quantum state transfer in the unresolved sideband regime
本文提出一种基于反馈冷却、工作在未分辨边带机制下的连续光-机械量子态转移协议，可用现有技术实现非高斯量子态的高保真转移，显著拓展了可用的光机械器件范围。
2023-01-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A quantum dot coupled to a suspended-beam mechanical resonator: from the unresolved- to the resolved-sideband regime
本研究将自组装InAs量子点耦合到悬浮梁GaAs机械谐振器，利用窄线宽量子点实现对30-600MHz范围内8个机械模式的全面表征，覆盖未分辨到分辨边带区域，并首次在4.2K下观测到热驱动声子边带。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Deterministic Mechanical Wigner Negativity via Nonlinear Cavity Quantum Optomechanics in the Unresolved-Sideband Regime
本文提出利用腔响应对机械位置的非线性，在未分辨边带区无需单光子强耦合、额外非线性或条件测量即可确定性制备机械维格纳负性，并证明其在连续驱动稳态下持续存在。
2025-08-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Heterodyne photodetection measurements on cavity optomechanical systems: Interpretation of sideband asymmetry and limits to a classical explanation
我们考虑一个光学腔模参数耦合到一个机械振荡器的系统。由于机械振荡器位置的噪声，以谐振频率驱动腔的激光束将获得红移和蓝移边带。在电磁场中没有噪声的经典理论中，这些边带的功率是相等的。然而，在量子理论中，当振荡器的振动激发（声子）的平均数变小时，即，与1相比。我们讨论了这种边带不对称的外差光电探测测量方案的解释，并表明它取决于探测器模型的选择。在光学制度，标准的光电探测理论导致光电流噪声频谱正常和时间有序的期望值。在这种情况下，边带不对称性是机械振荡器的位置噪声谱的量子不对称性的直接反映。相反，对于一个检测器，测量对称的，无序的期望值，我们表明，边带不对称性可以追溯到量子光机械干涉项。这种解释的模糊性不仅适用于机械振荡器，而且适用于与电磁场中的噪声线性耦合的任何自由度。最后，我们还比较了量子理论的一个完全经典的模型，边带不对称性可以产生从经典的光机干涉条款。我们表明，由于振荡器的缺乏零点运动的经典理论中，光电流谱中的边带的性质不同的量子理论在足够低的温度。我们讨论了经典理论和量子理论之间这种偏离的可观察后果。
2016-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-Efficient Cooling of Resonators: Beating Sideband Cooling with Quantum Control
冷却机械谐振器的当前技术水平是“边带”冷却的版本。在这里，我们提出了一种方法，使用相同的配置作为边带冷却--耦合谐振器冷却到第二个微波（或光学）辅助谐振器-但会冷却显着更冷。这是通过在机械谐振器的周期的量级上的时间上改变两个谐振器之间的耦合的强度来实现的。作为我们分析的一部分，我们还获得了一种快速，高保真量子信息传输谐振器之间的方法。
2011-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ground state cooling of micromechanical oscillators in the unresolved sideband regime induced by a quantum well
微机械振荡器的基态冷却是腔光力学中观察量子力学效应的一个典型目标。从理论上研究了光机械腔中存在量子阱时机械振子的基态冷却。由于在量子阱存在下的模式剪裁，腔响应得到修改，并导致不对称的加热和冷却过程。这有利于冷却的机械振荡器，即使在未解决的边带制度，通过抑制斯托克斯散射。
2016-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Tunable anharmonicity in cavity optomechanics in the unresolved sideband regime
针对纳米力学中引入可控强非简谐性的挑战，本文提出在未分辨边带区通过精确调谐腔光力学系统参数，使机械振荡器产生纯四次有效势，并从理论与数值上预测了机械非简谐性在位移谱和腔光场中的可测量印记。
2025-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resolved sidebands in a strain-coupled hybrid spin-oscillator system
我们报告单电子自旋耦合到机械谐振器的运动的一种新的机制的基础上晶体应变。我们的设备由单晶金刚石杠杆与嵌入氮空位中心自旋。使用光学检测的电子自旋共振，我们确定未知的自旋应变耦合常数，并证明我们的系统驻留在解决边带制度。我们实现了超过10 MHz的机械驱动下的耦合强度，并表明我们的系统有可能达到强耦合。我们的新的混合系统形成了一个资源，为未来的实验自旋为基础的悬臂梁冷却和相干自旋振荡器耦合。
2014-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear Sideband Cooling to a Cat State of Motion
针对宏观机械谐振器量子叠加制备难题，提出利用色散光力学非线性和双色驱动实现双声子耗散的非线性边带冷却方案，可耗散生成运动猫态，并在弱耦合及热退相干下保持可行性。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
A single-photon emitter coupled to a phononic-crystal resonator in the resolved-sideband regime
本研究将自组装InAs量子点耦合到小模式体积声子晶体谐振器，在大耦合速率与高机械品质因数下达到分辨边带 regime，观测到两系统相互作用，推进了单光子发射器调控机械谐振器的量子控制研究。
2023-11-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical sideband cooling of a thin membrane within a cavity
我们提出了一个实验研究的动态反作用冷却的基本振动模式的薄的非透明膜放置在一个高精细光学腔。我们研究了辐射压力相互作用如何改变振动模式的力学响应，实验结果与耦合动力学的朗之万方程描述一致。实验是在解析边带机制中进行的，我们观察到冷却因子为350。我们还观察到与腔模频率相对于有效膜位置的扩展中的二次项相关的机械频移，这在其他腔光机设备中通常可以忽略不计。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cascaded optical transparency in multimode-cavity optomechanical systems
电磁感应透明在许多物理学科中具有重要的理论和实验意义，如原子物理学、量子光学和最近的腔光学力学。光延迟是电磁感应透明最显著的特征，而在腔光力学中，光延迟受边带分辨机械模的机械耗散率的限制。在这里，我们演示了一个级联的光学透明方案，通过利用参量声子-声子耦合在多模光学机械系统，其中低阻尼机械模式在未分辨边带制度耦合到一个中间，高频机械模式在光学腔的分辨边带制度。扩展的光延迟和更高的传输，以及光学进步的表现。这些结果为实现超长光延迟提供了一条途径，标志着向集成经典和量子信息存储器件迈出了重要一步。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical response of a non-linear mechanical resonator
本文从理论上详细研究了耦合到Duffing机械谐振器的光/微波谐振腔响应中的非线性效应。腔由红色或蓝色机械子带的激光驱动，探测激光测量接近腔谐振的反射。在此条件下，我们发现腔体呈现出光机械诱导反射（OMIR）或吸收（OMIA），并研究了在非线性驱动的力学极限下的光机械响应。类似于线性机械驱动，过耦合腔，红色边带驱动可以导致OMIA和OMIR，这取决于驱动的强度，而蓝色边带驱动仅导致OMIR。机械谐振器的相位动力学导致腔的响应形状与驱动Duffing振子的振幅响应形状之间的差异，例如，在弱的红边带驱动下，OMIA下降没有拐点。我们还验证了Duffing模型之外的力学非线性对OMIA凹陷的大小影响不大，但它们影响凹陷的宽度。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Sideband cooling of nearly degenerate micromechanical oscillators in a multimode optomechanical system
多模光机系统是研究量子基态附近物质的基本方面的新兴平台，并且在灵敏感测和测量应用中是有用的。我们研究了两个近简并的机械振荡器耦合到一个微波谐振腔的系统中的光机械冷却。由于光学介导的耦合，两个振荡器杂交成具有强光学机械冷却速率的亮模式和几乎与系统解耦的暗模式。我们发现，在高耦合，边带冷却的暗模式被强烈抑制。我们的研究结果是相关的新颖的光学机械系统，其中多个紧密间隔的模式是固有的。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cryogenic Optomechanics with a Si3N4 Membrane and Classical Laser Noise
我们展示了一个低温光学机械系统，包括一个灵活的Si3N4膜放置在中心的自由空间光学腔在400 mK的低温环境。我们观察到的机械品质因数Q > 4 × 10^6的261 kHz的基本鼓膜模式的膜，和腔共振半宽度为60 kHz。因此，光机系统在分辨的边带极限下工作。我们监测膜的热运动，使用外差光路能够同时测量两个机械边带，并发现所观察到的光学弹簧和阻尼定量与理论一致。机械边带表现出法诺线型，并解释这一点，我们开发了一个理论描述外差测量相关的经典激光噪声的存在下。最后，我们讨论了使用一个无源滤波腔，以消除经典的激光噪声，并考虑未来的要求激光冷却这个相对较大的和低频的机械元件非常接近其量子力学基态。
2012-09-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultracoherent GHz Diamond Spin-Mechanical Lamb Wave Resonators
提出一种全光学方法，利用光学梯度力激发金刚石兰姆波谐振器基压缩模式，并通过硅空位中心的声子边带检测振动，在 7 K 下实现 Q 因子 >10^7 的 GHz 模式，为自旋力学量子区提供平台。
2024-08-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical microwave amplification without mechanical amplification
高增益、低噪声信号放大是各种低温微波实验的重要手段。微波光机械装置是一种能够以高增益和大动态范围放大微波信号的技术，其中振动电容器调制微波谐振腔的频率。这种光机械放大器通常依赖于微波光子对在光机械的边带分辨极限中实现的机械模式的强反作用。在这里，我们观察到微波放大的光机械腔中的极端未解决的边带限制。观察到一个大的增益的任何失谐的单泵音内的腔线宽，一个明确的指示，放大是不是由动态反作用引起的。通过能够放大泵浦信号的任何失谐，放大中心频率可以在宽腔线宽的整个范围内调谐。此外，通过提供微波放大没有机械放大，我们预测，使用该方案，它是可能实现近量子限制的微波放大，尽管一个大的热占据的机械模式。
2020-01-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Squeezed light and correlated photons from dissipatively coupled optomechanical systems
本文从理论上研究了机械振子调制腔线宽（耗散耦合）的光机系统输出光的压缩谱和二阶关联函数。我们发现线性化系统的简正模频率与强压缩相一致。与色散耦合相反，在边带冷却的同时，在解析边带极限中压缩是可能的。二阶关联函数显示阻尼振荡，其性质由类机械、类光学简正模或两者给出，并且可以在有限时间低于散粒噪声水平$g^{(2)} (τ) < 1$。
2015-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mechanically mediated optical-microwave quantum state transfer by feedback
The University of Queensland（昆士兰大学）；ARC Centre of Excellence in Biotechnology, The University of Queensland（澳大利亚研究委员会生物卓越中心，昆士兰大学）；ARC Centre of Excellence for Engineered Quantum Systems, The University of Queensland（澳大利亚研究委员会工程量子系统卓越中心，昆士兰大学）
本研究通过反馈机制实现光学-微波量子态传输，利用机械中介体和参数转换，展示连续双向传输及量子兼容噪声性能。
2025-12-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quartz-superconductor quantum electromechanical system
我们提出并分析了一个量子机电系统组成的单片石英体声波（BAW）振荡器耦合到超导transmon量子比特通过中间LC电路。单块石英振荡器提供了前所未有的高有效质量和品质因数的研究在量子制度的机械振荡器。通过与LC电路的谐振压电耦合来对此类机械模式进行基态冷却，该电路本身通过与transmon量子位的耦合进行边带冷却，这被证明是可行的。量子位的荧光光谱，包含运动边带的贡献，由于耦合到振荡器模式，获得和机电稳态的印记上的光谱被确定。这允许量子位既用作机械振荡器的冷却资源，又用作机械振荡器的换能器。所描述的结果是相关的任何混合量子系统组成的量子位耦合到两个（耦合或非耦合）热振荡器模式。
2016-04-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipative acousto-mechanical parametric interface between high-overtone acoustics and flexural phonons
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Aalto University（阿尔托大学）；Tsinghua University（清华大学）
本文通过辐射压力型参量相互作用，在GHz高泛音体声波谐振器与低频弯曲模式之间实现耗散声-机械耦合，展示了可调谐Kerr非线性和频率梳，并实现了20倍于色散耦合的耗散耦合强度。
2026-09-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Laser cooling of a nanomechanical resonator mode to its quantum ground state
我们表明，它是可能的冷却纳米机械谐振器模式到其基态。所提出的技术是基于嵌入的量子点的声子边带的共振激光激发。边带耦合的强度直接由量子点光学跃迁的初态和终态的电子-声子耦合之间的差异决定。我们所描述的技术的可能应用包括产生非经典状态的机械运动。
2003-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnon squeezing enhanced ground-state cooling in cavity magnomechanics
本文研究腔磁力力学系统中利用磁振子自克尔非线性产生的压缩来抑制斯托克斯散射，从而在无法分辨边带条件下显著增强机械振动模式的基态冷却，并指出不含微波腔的双模系统更为优越。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heralded single phonon preparation, storage and readout in cavity optomechanics
我们从理论上分析了如何利用机械振子与光腔场之间的辐射压耦合以预示的方式产生机械运动的单量子（Fock态），并按需释放存储的激发作为单光子。从接近其基态的振荡器开始，激光泵浦上运动边带导致动态反作用放大和相关光子-声子对的产生。因此，一个斯托克斯光子的探测将宏观振荡器投射到单声子福克态。这种机械状态的非经典性质可以通过在下边带上应用读出激光（即光学冷却）以将声子状态映射到光子模式，以及通过对反斯托克斯光子进行自相关测量来证明。我们讨论了我们的建议的相关性，为未来的腔光学力学作为一种使量子技术。
2014-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cooling in the single-photon strong-coupling regime of cavity optomechanics
在本文中，我们讨论如何红边带冷却修改在单光子强耦合制度的腔光学力学，其中一个单光子的辐射压力超过其零点不确定性的机械振荡器的位移。利用费米黄金法则，我们计算的跃迁率诱导的光学驱动器没有线性化的光机相互作用。在解析边带极限下，我们发现强单光子耦合的多声子冷却共振导致非热稳态，包括声子反聚束的可能性。我们的研究推广了标准的线性冷却理论。
2012-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mechanical photoluminescence excitation spectra of a strongly driven spin-mechanical system
实验研究了NV中心与金刚石悬臂耦合的自旋-机械系统，发现强机械驱动下其光致发光激发光谱出现对应悬臂转折点的双锐峰，且对微小机械失谐的敏感性极大增强，为质量传感等机械传感提供了有效机制。
2023-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optically tunable nonlinear mechanical damping in an optomechanical resonator
Basic Research Laboratories, NTT, Inc.（NTT公司基础实验室）
本研究通过光学调制实现非线性机械阻尼的可调方案，展示了光诱导非线性阻尼及模式间交叉阻尼的实验验证。
2026-09-04 cond-mat.mes-hall physics.optics
Frequency Conversion: Side-band cooling, state-swapping, and coherent control of mechanical resonators
边带冷却是一种潜在地允许在其基态中制备机械谐振器的技术，这对于量子技术中的未来应用是重要的。Tian最近表明，边带冷却可以通过调制纳米谐振器和超导振荡器之间的耦合来实现，这是一个频率转换过程[L。Tian，PRB 79，193407（2009）]。虽然边带冷却通常在稳态范围内处理，但有效的谐振耦合也会产生从超导体到机械谐振器的近乎完美的状态交换。我们对这个系统进行了数值模拟，研究了通过状态交换实现的基态冷却。此外，我们表明，超导振荡器可以用来控制谐振器的振幅和相位，同时冷却它，从而作为一个相干的“量子反馈控制器”。
2010-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ground-state cooling of a mechanical oscillator by heating
该研究在腔光机械系统中提出并演示了一种制冷机制，通过在腔的红色机械边带附近注入强电磁噪声来诱导向下跃迁并阻断激发跃迁，成功将机械振子制备至基态，并发现当噪声带宽小于但处于腔衰减率量级时冷却效果最佳。
2023-06-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Back-action evasion and squeezing of a mechanical resonator using a cavity detector
本文研究了利用参变耦合电磁腔对悬臂梁的量子测量。该方案最初是由于Braginsky等人[V.Braginsky，Y. I. Vorontsov和K. P.Thorne，Science 209，547（1980）]，允许悬臂运动的一个正交的反作用自由测量，并且因此有可能产生压缩状态。我们提出了一个完整的量子理论，这个系统，并推导出简单的条件时，量子限制的附加噪声可以被超越。我们还研究了测量的条件动力学，并讨论了如何这样的计划（与反馈耦合时）可以用来产生和检测压缩态的振荡器。我们的研究结果是相关的光学力学实验，并在量子力学实验中采用带状线谐振器耦合到机械谐振器。
2008-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ground-State Cooling of a Mechanical Oscillator via a Hybrid Electro-Optomechanical System
我们提出了一个同时耦合超导量子位和腔场的机械谐振器的基态冷却方案。系统地推导了描述混合系统动力学的哈密顿量。冷却过程由量子位上的红色失谐交流驱动器和光机械腔上的激光驱动器驱动。我们研究了单个系统在弱耦合和强耦合状态下的冷却，即，量子位辅助冷却和光机械冷却，并与有效的混合冷却进行了比较。结果表明，混合冷却是更有效的相比，单独的冷却机制，并可以适用于解决和未解决的边带制度。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Prospects of cooling a mechanical resonator with a transmon qubit in c-QED setup
基于超导量子比特的混合器件已经成为控制宏观谐振器量子态的一个有前途的平台。量子比特所增加的非线性可以是这种控制的宝贵资源。在这里，我们研究一个混合系统组成的机械谐振器纵向耦合到transmon量子比特。量子位读出可以通过耦合到读出模式来完成，如在c-QED设置中。机械谐振器和transmon量子比特之间的耦合可以通过调制SQUID电感来实现。在这样一个三方系统中，我们分析了所有三个模式分散耦合时的机械模式的稳态占领。我们使用量子噪声和Lindblad形式主义表明，边带冷却的机械模式到其基态是可以实现的。我们进一步实验证明，热机械运动的测量是可能的色散极限，同时保持量子比特和机械模式之间的大耦合。我们的理论计算表明，单光子强耦合是在实验范围内，在这样的混合设备。
2022-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optically Actuated Transitions in Multimodal, Bistable Micromechanical Oscillators
本研究在弱阻尼微机械谐振器中发现由杜芬非线性、模间耦合与热涨落共同作用的新型光机械非线性，利用随机边带实现双稳态概率跃迁，揭示多模耦合下的类似效应及能量交换率的大幅变化，为光机械器件等领域提供新方向。
2025-07-30 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Sub-Poissonian Phonon Lasing in Three-Mode Optomechanics
我们建议利用耦合到机械振荡器的两个光学模式的光机系统中参数不稳定性的共振增强来制备具有亚泊松声子统计的机械态。不需要强的单光子耦合。边带分辨率、循环腔功率和环境温度等要求在现有光机晶体的技术参数范围内均能达到。声子反聚束效应可以在光机械腔输出场的Hanburry-Brown-Twiss测量中得到验证。
2015-02-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ground-state cooling of a massive mechanical oscillator by feedback in cavity magnomechanics
将大质量力学振子的运动冷却到它的量子基态对于观察力学系统中的宏观量子效应起着至关重要的作用。在这里，我们提出了一个基于测量的反馈冷却协议，在腔磁力学，是能够冷却到其基态的宏观铁磁体的机械振动模式。机械模式通过色散磁致伸缩相互作用耦合到磁振子模式，并且后者进一步通过磁偶极子相互作用耦合到微波腔模式。通过测量微波腔输出场的幅度并将与输出场的幅度波动成比例的力施加到机械振荡器上来引入反馈回路。我们表明，通过适当地设计反馈增益，机械阻尼率可以显着提高，而机械频率不受影响。因此，振动模式可以在低温下在未分辨边带区域中冷却到其量子基态。该协议是专为使用铁磁材料，具有强磁致伸缩以及大的磁振子耗散腔磁力系统。
2022-12-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
