Phase diffusion and locking in single-qubit lasers
最近的实验表明，在耦合到超导量子比特的电谐振器中的电磁场的激射和冷却的动机，我们研究了系统在激射状态下的相位相干性和扩散。我们还讨论了相位锁定和同步诱导的额外的{ \sl ac}驱动的谐振器。我们扩展了早期的工作，以考虑强量子比特谐振器耦合，并包括低频量子比特噪声的影响。我们发现，强耦合可能导致谱的双峰结构，而形状和宽度由低频噪声决定。
2009-08-26 cond-mat.mes-hall
Theory for the photon statistics of random lasers
本文提出了随机激光的光子统计理论。噪声由朗之万算子描述，其中包括电磁场和介质的波动。当激光腔与辐射波长相比较大时，该理论对具有小外耦合的所有激光器都是有效的。将该理论应用于具有小开口的混沌激光腔。已知在这样的腔中，大量的模式可以同时高于阈值。它显示的波动量增加相比，泊松值的数量，取决于该数字。
2002-03-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum density matrix theory for a laser without adiabatic elimination of the population inversion: transition to lasing in the class-B limit
尽管对微米和纳米激光器有着巨大的技术兴趣，但令人惊讶的是，迄今为止还没有B类量子密度矩阵模型，能够在统一理论中准确描述相干性和光子相关性。在室温下适用于大多数固态激光器的B类激光器$-$ $-$中，宏观偏振衰减率大于腔阻尼率，而腔阻尼率又超过上能级粒子数衰减率。在这里，我们进行了一般的B类激光器的密度矩阵的理论方法，并提供了封闭的方程的光子和原子的约化密度矩阵的Fock基的光子。这样一个相对简单的模型可以用一种简单的方法进行数值积分，并展示了所有预期的现象，从单原子光子反聚束到众所周知的S形输入输出激光发射和多原子的超泊松自相关（$1\leq g^{(2)}(0)\leq 2$），以及从少数光子（大自发辐射因子，$β\sim1$）到热力学极限（$N\gg1$和$β\sim 0$）。基于对$g^{(2)}(τ)$的分析，我们得出结论，超泊松涨落显然与光子数的弛豫振荡有关。我们预测了一个强阻尼的弛豫振荡的原子数为$N\sim 10$小。该模型使得能够研究B类激光设备中的少光子分叉和非经典光子相关性，还利用相干耦合纳米激光器阵列的量子描述。
2022-05-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
A scaling-limit approach to the theory of laser transition
急剧的激光跃迁的出现的条件制定的缩放限制，包括消失的腔损耗和光物质耦合，$κ\to 0$，$g \to 0$，使$g^2/κ$保持有限。分析表明，在这个渐近参数域中，并且对于高于阈值的泵浦速率，光子输出在指定的意义上变得很大，并且光子统计变得严格泊松。数值例子的情况下，一个两级和三级发射器的分析结果和讨论。
2012-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Anti-bunched photons from a lateral light-emitting diode
我们证明了反群聚发射从横向发光二极管。亚泊松发射统计，与g $^{(2)}$（0）=0.7，实现在低温下的脉冲低电流制度，通过利用电子注入通过浅杂质位于二极管耗尽区。由于其简单的制造方案和GHz范围内的调制带宽，我们相信我们的设备是现有量子密钥分配系统中高度衰减激光器的有吸引力的替代品。我们的设备在多光子发射事件方面优于强衰减激光器，因此可以在现有的量子密钥分发系统中显著提高安全性。
2011-09-22 cond-mat.mes-hall
Trion-mediated quantum operations on a double-dot charge qubit
NRC “Kurchatov institute”（库尔恰托夫国立研究中心）
该研究提出利用激光脉冲将电荷量子比特态转换为三子态以恢复共振隧穿，实现高速可靠的单量子比特正交旋转操作。
2026-09-09 cond-mat.mes-hall
Transiently changing shape of the photon number distribution in a quantum-dot--cavity system driven by chirped laser pulses
模拟了啁啾激光脉冲驱动下半导体量子点-微腔系统中光子数分布的时间演化，并与无啁啾的结果进行了比较。当声子与点的相互作用被忽略时--因此对应于原子腔系统的极限--啁啾脉冲产生的光子数分布随着时间的推移而急剧改变它们的形状。声子对光子统计有很强的定性影响。声子吸收和发射之间的不对称性破坏了正啁啾和负啁啾的光子分布的对称性。虽然对于负啁啾的瞬态分布类似于热的观察，正啁啾的光子数分布仍然类似于它的声子自由对应，但与整体更平滑的形状。与此形成鲜明对比的是，使用相同脉冲面积和持续时间的无啁啾脉冲，发现波包在Jaynes-Cummings阶梯上上下移动，具有随时间变化很小的钟形。对于较短的脉冲和较低的驱动强度，在低光子数态之间发生拉比样振荡。对于所有考虑的激发条件子和超级泊松统计之间的过渡被发现在某些时候。对于低强度的共振驱动，Mandel参数振荡并且大部分为负，这表明腔场中存在非经典态。最后，我们表明，这是可能的，曼德尔参数动态接近零，仍然光子分布呈现两个最大值，因此是远离泊松。
2020-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of Laser-Annealing on Fixed-Frequency Superconducting Qubits
随着超导量子处理器复杂性的增加，需要克服频率拥挤的限制的技术。最近发展起来的激光退火方法为超导量子比特的后加工频率调节提供了一种有效的方法。在这里，我们提出了一个自动化的激光退火装置的基础上，传统的显微镜组件和证明保存高度相干transmons。在一种情况下，我们观察到激光退火后相干性增加了两倍，并对该量子位进行噪声光谱分析，以研究缺陷特征的变化，特别是两能级系统缺陷。最后，我们提出了一个局部加热模型，以及证明老化稳定性的激光退火的晶圆规模。我们的工作是理解潜在的物理机制和扩大超导量子比特的激光退火的重要的第一步。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Full photon statistics of a light beam transmitted through an optomechanical system
在本文中，我们研究了通过耦合到纳米机械运动的光学腔传输的光子的全统计。我们分析了光子相关性的整个时间演化，Fano因子，以及强激光驱动的影响，所有这些都显示出与机械反作用相关的显著特征。在单光子强耦合的情况下，这使我们能够预测从亚泊松到超泊松统计的过渡，以获得更大的观测时间间隔。此外，我们预测级联的传输光子触发的多光子跃迁。在这个制度中，我们观察到Fano因素，由于机械运动大大增强。
2013-02-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlations and Counting Statistics of an Atom Laser
我们演示了从$^{87}$ Rb原子的弱相互作用玻色-爱因斯坦凝聚体中提取的单个原子的时间分辨计数。用高精细光学腔探测原子，并识别出单个原子的跃迁。从玻色-爱因斯坦凝聚体中连续输出耦合原子形成原子激光束。我们研究了这种光束的全计数统计，并在Hanbury Brown和Twiss型实验中测量了它的二阶关联函数$g^{(2)}(τ)$。对于单能原子激光，我们观察到一个常数的关联函数$g^{(2)}(τ)=1.00\pm0.01$和原子数分布接近泊松统计。赝热原子束呈现出聚束行为和玻色分布计数统计。
2005-08-31 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Counting statistics of microwave photons in circuit QED
在用于量子计算的超导电路架构中，微波谐振器通常用于将量子位与电磁环境隔离并促进量子位状态读出。我们分析了完整的计数统计的光子从这样的驱动读出谐振器中发出的色散近似和超越。我们计算了两个量子比特态的发射光子分布之间的重叠，并探索了最小化的策略，目的是提高强度敏感读出技术的保真度。在色散近似和可忽略的量子位弛豫下，两种分布都是泊松分布，它们之间的重叠可以很容易地变得任意小。非色散项的哈密顿量产生压缩和Purcell衰减与后者的效果给两个分布之间的重叠的主要贡献。
2020-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipation in circuit quantum electrodynamics: lasing and cooling of a low-frequency oscillator
超导量子比特耦合到电或纳米机械谐振器显示先前在量子电动力学（QED）及其扩展中研究的效果。在这里，我们研究了一个驱动量子位耦合到一个低频振荡电路，特别强调耗散的作用。当量子比特被驱动执行拉比振荡时，拉比频率与振荡器共振，后者可以被驱动远离平衡。蓝色失谐驱动导致量子比特中的粒子数反转和振荡器的激光行为（“单原子激光器”）。对于红色失谐，量子位冷却振荡器。这种行为在量子位-振荡器耦合是二次的对称点处持续存在，并且退相干效应最小化。在这里，该系统实现了“单原子双光子激光器”。
2008-06-08 cond-mat.mes-hall
Coherent control of the dynamics of single quantum-dot exciton qubit in a cavity
在本工作中，我们从理论上证明了如何利用外激光场来控制纳米腔中单个量子点激子量子比特的布居数反转。采用Jaynes-Cummings模型描述系统，并利用Lindblad算子考虑非相干损耗。我们演示了如何在基态的激子和相干态的腔的叠加中制备初态。分析了激子-腔失谐量、激光-腔失谐量、脉冲面积和损耗对量子比特动力学的影响。我们还展示了如何使用与腔模共振的连续激光泵浦来维持腔内的相干态，从而为量子比特提供一些保护以防止腔损耗。
2017-02-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal radiation and amplified spontaneous emission from a random medium
我们计算系统的热辐射的统计，其中辐射散射混乱，通过相关的光计数分布的散射矩阵-其统计特性是已知的随机矩阵理论。我们发现，超泊松噪声是一个减少了自由度的黑体。一般的理论适用于一个无序的平板和混沌腔，并扩展到包括放大以及吸收系统。我们预言了随机激光器中放大的自发发射在激光阈值以下存在一个过量噪声。
1998-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
A cavity-mediated quantum CPHASE gate between NV spin qubits in diamond
虽然长自旋相干时间和有效的单量子比特量子控制已经成功地在金刚石中的氮空位（NV）中心中实现，但远程NV自旋量子比特的受控耦合仍然具有挑战性。在这里，我们提出并分析了一个控制相位（CPHASE）门的两个NV中心的自旋嵌入在一个共同的光学腔和两个非共振激光器驱动。结合先前演示的单量子比特门，CPHASE允许任意量子计算。NV自旋到腔模的耦合基于经由NV激发态的拉曼跃迁，并且可以用激光强度和相对相位来控制。我们发现特征激光频率，在该频率下，激光光子进入腔模的散射振幅强烈依赖于NV中心自旋。散射光子可以被另一个选择性驱动的NV中心重吸收，并产生条件相位（CPHASE）门。200 ns左右的门控时间是可以实现的，比典型的NV自旋相干时间（约10微秒）短近三个数量级。两个相互作用的NV中心之间的分离仅受腔的延伸的限制。
2017-03-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single-qubit lasing in the strong-coupling regime
受最近的“电路QED”实验的启发，我们研究了单量子比特激光器的激光跃迁和光谱特性。在强耦合情况下，低温区量子涨落超过热噪声，并对激光器的线宽有很大影响。当量子比特和谐振器失谐时，辐射场的振幅和相位波动耦合，通常用于描述传统激光器的相位扩散模型失效。我们预测明显的影响附近的激光跃迁，增强线宽和非指数衰减的关联函数。我们涵盖了广泛的参数，使用两种互补的方法，一个基于Liouville方程在Fock状态的基础上，覆盖任意强耦合，但限于低光子数，其他的相干态表示的基础上，覆盖大光子数，但限于弱或中间耦合。
2010-11-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-quanta processes in coupled double-quantum-dot cavity systems
National Institute of Physics and Nuclear Engineering（罗马尼亚国家物理与核能研究所）；Institute of Applied Physics, Moldova State University（摩尔多瓦国立大学应用物理研究所）
研究双量子点耦合腔系统中双量子过程的非线性耦合效应及单量子激光现象。
2025-01-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rare quantum metastable states in the strongly dispersive Jaynes-Cummings oscillator
我们提出的证据，亚稳态罕见的量子涨落开关的驱动耗散Jaynes-Cummings振荡器耦合到一个零温浴在强色散制度。我们发现，单原子复振幅双稳态伴随着低振幅长寿命的瞬态，以下称为“暗态”，具有准泊松统计分布的耦合量子位和腔模式的外观。我们发现暗态与量子比特态的自发翻转有关，使腔失谐到低光子响应。暗态的出现与色散双稳中两个亚稳态的参与有关，主方程和单量子轨道的解证明了这一点。
2018-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
An integrated all-van der Waals nanobeam laser
Technical University of Berlin（柏林工业大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；State University of Campinas（坎皮纳斯州立大学）
研究基于WS₂/MoSe₂/WS₂异质结构的全范德瓦尔斯纳米束激光器，通过集成MoSe₂实现最佳增益模式重叠，展示了低温下高效激子 - 腔耦合等特性，验证了激光发射操作，确立其为集成相干光源和量子光子电路的有吸引力平台。
2026-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Deterministic Coherent Writing of a Long-Lived Semiconductor Spin Qubit Using One Ultrafast Optical Pulse
我们使用一个单一的，几皮秒长，偏振激光脉冲确定性地写入任何选定的自旋态的量子点限制的暗激子，其寿命和相干时间是6和5个数量级以上的激光脉冲持续时间，分别。该脉冲被调谐到激发的暗激子状态的吸收共振，其由于与亮激子状态的残余混合而获得不可忽略的振荡器强度。我们得到了一个高保真度的一对一映射从庞加莱球上的任何点的脉冲偏振的布洛赫球的自旋的确定性光生暗激子的相应点。
2015-07-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
