Rotational optomechanical coupling of a spinning dielectric sphere
我们制定了一个非相对论性的哈密顿量，以描述如何旋转自由度的介质球和量子化光场耦合。这种相互作用被示出为采取由电介质内部的场角动量控制的角动量耦合的形式。作为一个具体的例子，我们表明，由于一个单一的回音壁模式的耦合可以导致光的进动动力学和频移。
2012-03-06 quant-ph
Non-adiabatic optomechanical Hamiltonian of a moving dielectric membrane in a cavity
我们制定了一个非相对论性的哈密顿量，以描述运动的介质膜和辐射压力之间的相互作用。这样的哈密顿量的推导没有使用单模绝热近似，因此，它使我们能够将多模效应在腔光学力学。通过二次量子化，我们证明了如何构造一组广义Fock态来表示膜场和腔场的量子态。此外，我们讨论的例子表明，不同的腔模式之间的光子散射将修改的相互作用强度和膜的机械频率。
2011-07-09 quant-ph
Mathematical framework for simulation of non-perturbative cavity optomechanics with plate-like dielectrics
Caltech（加州理工学院）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
本文提出片状介质非微扰腔光力学模拟的数学框架，扩展真空双光子形式主义推导传递函数，为含腔内介质的腔实验提供探测器响应与噪声预算计算的系统起点。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Optomechanical coupling between a moving dielectric sphere and radiation fields: a Lagrangian-Hamiltonian formalism
提出了运动介质球与辐射场相互作用的拉格朗日-哈密顿形式。通过包括相互作用的第一顺序的速度的领域，我们推导出的哈密顿量和执行量子化的领域和机械运动的领域。特别是，我们展示了如何独立的自由度可以一致地确定下的广义辐射规范通过瞬时模式投影。我们的哈密顿量表明，由于速度依赖的相互作用超越绝热近似的耦合形式。此外，哈密顿量预言了球在光场中运动可以获得几何量子相位。
2012-09-05 quant-ph
Non-Degenerate Multimode Optomechanics
我们从理论上研究了含时腔场介导的非简并机械振子之间的相互作用。我们得到一个减少主方程有效的所有光机系统在弱耦合制度。这个主方程包括所有形式的退相干和反作用，由于介导相互作用的场的耗散。我们应用主方程研究两个共振耦合方案内的行波近似：分束器的哈密顿量和双模参量放大器。在这两种情况下，通过选择适当的失谐，有效幺正相互作用可以任意强于由于介导场耗散而引起的退相干。
2015-07-14 quant-ph
Laser Theory for Optomechanics: Limit Cycles in the Quantum Regime
光机系统可以表现出自维持极限环，其中机械谐振器的量子态具有非经典特性，诸如强负维格纳密度，如最近在Qian等人的数值研究中所示[Physical Review Letters，109，253601（2012）]。在这里，我们推导出一个福克-普朗克方程描述力学极限环的量子制度，正确地再现了数值观察到的非经典功能。推导从标准的光学机械主方程开始，并基于从Haake和Lewenstein的激光理论中借用的技术。我们比较我们的分析模型与数值解的主方程的基础上蒙特卡罗模拟，并找到了很好的协议，在广泛的，迄今为止尚未探索制度的系统参数。作为一个主要结论，我们预测即使对于令人惊讶的经典参数，即在单光子强耦合区域之外，对于强腔驱动和相当大的极限环振幅，负维格纳函数也是可以观察到的。本文所采用的一般方法为进一步研究光力学中的量子效应提供了一个自然的出发点。
2014-02-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Breakdown signatures of the phenomenological Lindblad master equation in the strong optomechanical coupling regime
主方程的Lindblad形式已被证明是描述与感兴趣的量子系统相互作用的环境的影响的最方便的方法之一。对于单一系统，表征这些相互作用的跳跃算子通常具有简单的形式和清晰的解释。然而，对于耦合系统，这些运营商采取显着不同的形式和完整的动态不能描述的跳跃运营商只对个别子系统。在这项工作中，我们研究了一个共同的唯象模型的主方程和更严格的缀饰状态的光学机械系统的主方程之间的差异。我们提供了一种分析方法来获得这两种模型的系统的吸收谱，并显示坏腔和超强耦合极限的唯象模型的击穿。我们提出了一个仔细的讨论，在这两个模型中的光学腔的间接退相及其作用的差异，其预测的吸收光谱。我们的工作提供了一个简单的实验测试，以确定是否可以使用更简单的唯象模型来描述系统，是朝着更好地理解子系统之间的耦合作用的开放量子系统动力学的一步。
2020-07-06 quant-ph
Nonperturbative optomechanics with thin, weakly reflective intracavity dielectrics
Caltech（加州理工学院）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
该研究针对横向覆盖全光模式的薄弱反射腔内电介质板，揭示其非微扰光力学效应，提出其可重构腔场、实现零失谐光冷却，确立了腔光力学的新 regime。
2026-11-06 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Optimization of optomechanical cooling and entanglement using semi-analytic solutions to the Lindblad master equation
本文通过求解 Lindblad 主方程得到泵浦光机械系统在红、蓝边带下的精确量子态，并据此提出先红边带冷却、再优化蓝边带泵浦的方案，以在热环境中实现最大纠缠时间。
2025-04-11 quant-ph
Enhanced Optomechanical Levitation of Minimally Supported Dielectrics
光悬浮机械传感器承诺隔离热噪声远远超过可能单独使用柔性材料。获得这种潜力的一种方法是将强光阱应用于最小支撑的机械元件，从而增加其品质因数$Q_m$。然而，目前的方案需要过高的激光功率（$\sim10$ W），并且通过支撑结构的捕获模式和耗散模式之间的混合，$Q_m$增强最终限于$\sim$ 50倍。在这里，我们提出了一个悬浮方案，充分利用光学谐振器，以减少循环功率的要求，由许多数量级。将该方案应用于法布里-珀罗腔中介质盘的情况，我们发现了一种基于倾斜的调谐机制，用于优化质心和扭转模陷阱。值得注意的是，这两种模式被捕获的效率相当，我们估计，一个10微米直径，100纳米厚的硅光盘可以被捕获到频率为$\sim$ 10 MHz，只有$30$毫瓦循环在一个腔（适度）精细度1500。最后，我们模拟了这样一个强大的陷阱将在一个现实的双系留光盘的效果。最重要的是，我们发现扭转运动相对不受$Q_m$限制性杂交的影响，允许$Q_m$增强因子为$\sim$ 1500。这开启了实现具有十亿量级的品质因数的激光调谐10 MHz机械系统的可能性。
2015-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooling in a parametrically driven optomechanical cavity
我们得到了参数驱动光机械腔的主方程。我们使用了一个更正确的耗散模型，占修改的准能谱所造成的驱动。当机械物体的固有频率围绕其平均值作周期性振荡时，采用改进的耗散模型，用Floquet算子表示主方程。我们应用相应的主方程来模拟机械物体的激光冷却。利用绝热近似，可以得到机械振子的激励次数的解析表达式。我们发现，激发的数量可以低于在非时间依赖的情况下。我们的研究结果提高了实现较低温度的机械对象，如果它的固有频率可以控制作为时间的函数的可能性
2020-07-15 quant-ph
Optomechanics of Levitated Dielectric Particles
本文综述了近年来真空中光阱微球和纳米粒子的光力学研究工作，这些研究为宏观量子力学和超灵敏力检测提供了理想的系统。真空中的光学捕获粒子具有机械质量品质因数，因为它与热环境良好隔离。它的振荡频率可以通过改变捕获激光器的功率来实时调谐。此外，真空中的光学捕获粒子可以自由旋转，这是一种在箝位机械振荡器中不存在的独特性质。本文主要介绍了空气和真空中介质粒子的光阱研究现状，室温下介质粒子的布朗运动，布朗运动的反馈冷却和腔冷却。我们也将讨论利用光阱介电粒子来研究宏观量子力学和超灵敏力检测。应用范围从创建宏观薛定谔猫态，测试量子波函数的客观坍缩模型，测量卡西米尔力，搜索短程非牛顿引力，以检测引力波。
2013-08-21 physics.optics quant-ph
Resonant Raman scattering of single molecules under strong cavity coupling and ultrastrong optomechanical coupling in plasmonic resonators: phonon-dressed polaritons
等离子体二聚体腔可以诱导极端电场热点，允许人们使用拉曼型光谱在单个振动分子上访问超强耦合制度。使用广义主方程，我们研究共振拉曼散射在腔QED的强耦合制度，当也在振动的超强耦合制度，导致“声子修饰极化激元”。主方程严格包括腔和振动自由度的光谱浴，以及一个纯粹的退相浴的共振两级系统，这起着重要的作用。采用现实的金二聚体腔模式的参数，我们调查的发射光谱在几个特征强耦合制度，导致非常丰富的光谱共振由于声子修改的极化激元状态和浴诱导的共振的相互作用。我们还明确地表明，在这些量子非线性制度的标准主方程的失败。
2021-07-28 quant-ph
Nonlinear quantum optomechanics in a Fano-mirror microcavity system
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
研究Fano-镜光声学系统在量子非线性 regime 中的特性，通过相干和耗散耦合形成有效光学模式，实现单光子强耦合和边带分辨 regime ，并预测量子签名如光子阻塞和机械猫态生成。
2026-05-11 quant-ph
A master equation approach for the interaction of an atom with a dielectric semi-infinite medium
本文采用主方程方法计算了在介电常数为$ε(ω)$的半无限介质中原子的能级位移。特别地，我们分析了非色散介质的情况，得到了相互作用的一般表达式以及$k_0 z \ll 1$（非延迟区）和$k_0 z \gg 1$（延迟区）的渐近行为，其中$ω_0 = k_0 c$是原子的主要跃迁频率.讨论了延迟和非延迟极限的极限情况$ε\simeq 1$和$ε\gg 1$。对于延迟极限，我们计算了范德华力的非可加性贡献。
2006-04-05 quant-ph
Resonances in dissipative optomechanics with nanoparticles: Sorting, speed rectification and transverse cooling
电介质粒子与激光驱动的光腔之间的相互作用产生了保守动力学和耗散动力学，可以用来悬浮、捕获和冷却纳米粒子。我们分析和数值研究的双模设置中，沿腔轴的光势取消，使所产生的动力学几乎是纯粹的耗散。对于激光驱动器的适当失谐，这种耗散的光机械动力学可以用于根据颗粒的尺寸对颗粒进行分类，以矫正它们的速度并增强横向冷却。
2013-03-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Near-field Levitated Quantum Optomechanics with Nanodiamonds
我们从理论上证明了嵌入在介电纳米球中的量子发射体系综的偶极力可以用来实现近场光悬浮。关键因素是嵌入式量子发射器的集合的极化率可以大于球体的体极化率，从而能够使用排斥光学势，从而使用光学近场实现悬浮。在悬浮腔量子光学力学中，这可以用于通过组合更大的极化率与质量比、更大的场梯度和更小的腔体积来增强单光子耦合，同时保持在分辨的边带状态和室温下。一个案例研究是用含有高密度的硅空位色心的纳米金刚石进行的，该纳米金刚石在锥形纳米纤维的倏逝场中光学悬浮并耦合到高精细度微球腔。
2016-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qubit-assisted squeezing of the mirror motion in a dissipative optomechanical cavity system
我们研究了一个由囚禁在耗散光机械腔中的原子系综和微扰耦合组成的混合系统。结果表明，这样的混合系统是非常适合于产生稳态压缩的镜子运动在长时间限制下的未解决的边带制度。基于主方程和协方差矩阵的方法，我们详细讨论了各自的压缩效应，发现在这两种方法中，通过绝热消除高耗散腔模来简化系统动力学是非常有效的。在主方程方法中，我们发现压缩是冷却过程的结果，并且对机械模的热涨落具有鲁棒性。而在协方差矩阵法中，我们可以近似地从简化的动力学方程得到稳态机械位置方差的解析结果。最后，我们比较了这两种不同的方法，发现它们是完全等价的平稳动态。该方案对于可能的涉及机械压缩的超精密量子测量具有重要意义。
2018-11-14 quant-ph
Single-photon transport and mechanical NOON state generation in microcavity optomechanics
研究了单模光纤与光机系统在单光子强耦合条件下的单光子输运。用实空间方法解析地得到了单光子传输幅度，并通过主方程模拟研究了热噪声的影响。结果提供了一个明确的理解的光机相互作用，并提供了一个有用的指导，在光机系统中操纵单光子。在此基础上，我们进一步提出了一个通过测量边带光子来产生任意声子数的机械NOON态的方案。用五个声子产生NOON态的几率大于0.15。
2012-10-16 quant-ph
Single-molecule strong optomechanical regimes in SERS via hybrid plasmonic cavities
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera（尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究利用混合等离激元腔实现单分子强光力学 regime，通过特定模式照射观测到SERS光谱增强分裂，计算二阶光子关联以表征非经典特性，为SERS领域提供了新的光力学调控方案。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Phonon number quantum jumps in an optomechanical system
我们描述了一个光机系统，其中的平均声子数的一个单一的机械模式有条件地取代光场的振幅。使用零差检测的输出场，我们建立的条件下，声子数量子跳跃可以推断从测量记录：腔阻尼率和声子数的测量率必须远远大于热化率的机械模式。我们提出了模拟的测量系统的条件动力学的随机主方程。在良好的测量限制，平均声子数的条件演化显示量子跳跃的声子进入和退出的机械谐振器通过浴。
2011-03-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Two-membrane cavity optomechanics
本文研究了含有两个振动介质膜的受驱动法布里-珀罗腔的光机械行为。我们表征的腔模式的频率偏移作为一个函数的两个膜的位置，并报告一个$\sim 2.47$增益的光机械耦合强度的膜相对运动相对于单膜的情况下。当两个膜被适当地定位以形成与驱动场谐振的内腔时，这是实现的。我们还表明，这种双膜系统有能力调整单光子光机械耦合的需求，并代表了一个有前途的平台，实现腔光机械与不同的振荡器。这样的配置有可能使腔光学力学在强单光子耦合制度，并研究在光学连接的机械谐振器的同步。
2018-08-31 quant-ph
Cavity Mode Frequencies and Strong Optomechanical Coupling in Two-Membrane Cavity Optomechanics
研究了含有两个振动介质膜的法布里-珀罗腔的腔模频率。我们推导出的模式共振方程，并提供近似的解析解，他们作为一个函数的膜的位置，这作为一个很好的近似时，两个膜的相对位置和质心位置远小于腔长。利用这些解析解，人们发现，当两个膜被放置得非常靠近由它们形成的内腔的谐振时，在高反射膜的极限中可以实现膜相对运动的极大的光机械耦合。我们还研究了系统的腔精细度，并验证了在大耦合的条件下，它不会受到两个膜的存在的明显影响。光机械耦合和腔衰减率之间的比率的可实现的大值，$g/κ$，使该双膜系统的最简单的有前途的平台，用于实现腔光机械在强耦合制度。
2016-06-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dielectric function and plasmons in graphene: A self-consistent-field calculation within a Markovian master equation formalism
介绍了一种计算具有任意带色散和布洛赫波函数的纳米结构的介电函数的方法。采用马尔可夫主方程自洽场方法（SCF-MMEF）结合全波电磁场方程，计算了耗散电子系统对外部电磁场的线性响应. SCF-MMEF准确地解释了几种并发散射机制。该方法捕获带间电子空穴对的产生，以及带间和带内电子与声子和杂质的散射。我们采用SCF-MMEF计算的介电函数，复电导率，并支持石墨烯的损失函数。从损失函数的最大值，我们得到不同的基板类型[非极性类金刚石碳（DLC）和极性SiO $_2$和hBN]，杂质密度，载流子密度和温度的等离子体色散和传播长度。两个极性基板上的等离子体被抑制低于最高的表面声子能量，而光谱是广泛的非极性DLC。等离子体激元的传播长度在极性和非极性基板上是相当的，并且在几十纳米的数量级上，比以前报道的短得多。它们在更低的温度和更高的载流子密度下随着更少的杂质而改进。
2016-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Towards all-optical optomechanics: An optical spring mirror
光学机械系统在量子体系中运行的主要障碍是振动元件通过机械支撑件与热库的耦合。在这里，我们提出了一个方案，使用光学弹簧，以取代机械支撑。我们发现，可以达到的配置中使用的高反射率的盘镜作为法布里-珀罗腔的端镜之一的光镊的解析边带制度的冷却。我们发现一个最终的声子占据数的陷阱镜${\bar n}$ = 0.14合理的参数，以及在量子制度。这证明了将介质盘连接到光学弹簧上用于观察宏观物体中的量子效应的前景。
2010-05-19 quant-ph
Optomechanical Multi-Mode Hamiltonian for Nanophotonic Waveguides
我们开发了一个系统的方法来推导量子光学多模哈密顿的光子和声子在纳米光子介电材料的相互作用，通过微扰理论的电磁哈密顿量。哈密顿量涵盖了辐射压力和电致伸缩相互作用的平等地位。作为一个典型的例子，我们将我们的方法应用到一个圆柱形纳米波导，并推导出一个布里渊量子光力学的哈密顿描述。我们分析表明，在纳米波导辐射压力占主导地位的电致伸缩，与最近的实验。计算的光子-声子耦合参数被用来推断斯托克斯布里渊散射的增益参数，与实验观察符合得很好。
2016-08-03 physics.optics quant-ph
Single-photon blockade in optomechanical photonic crystal cavity with third-order nonlinearity
对弱驱动下具有克尔型非线性的光机械光子晶体腔中的光子统计特性进行了解析和数值分析。通过计算零时延二阶关联函数$g^{(2)}(0)$，证明了单光子阻塞效应。通过求解薛定谔方程得到的解析结果与通过数值求解量子主方程得到的结果完全一致。最先进的设备参数的实验可行性进行了讨论。结果表明，即使在较低的非线性极化率参数和较弱的单光子光机械耦合条件下，系统也能在通信波长处产生光子阻塞，并且对纯退相引起的退相干具有很强的鲁棒性。
2016-12-22 physics.optics quant-ph
Ground-State Cooling in Cavity Optomechanics with Unresolved Sidebands
本文考虑一个简单腔的光学力学，研究了量子机制下机械谐振腔的基态冷却。利用线性区域的有效主方程，可以得到二阶矩的运动方程。在忽略反共振项的情况下，得到了稳态解。声子数的最终平均值进行了比较的情况下，反共振项。我们发现，在最后一种情况下的基态冷却得到改善。事实上，反共振项的加入使得系统能够产生压缩场，这是增强冷却所必需的。给出了合成场的方差。分析计算在一些适当的制度。然后我们的分析预测证实了数值计算。
2018-09-04 quant-ph
Scheme for steady-state preparation of a harmonic oscillator in the first excited state
我们提出了一个通用的量子主方程，其耗散动力学自主稳定的谐振子在n=1 Fock态。一个多模光机系统进行了分析，并示出了一个例子的物理系统服从这个模型。我们表明，optomechanical设置，使准备的机械振荡器在一个非经典的稳定状态，这种状态确实接近一个单一的声子Fock状态在理想的参数制度。通用模型可能在其他设置中是有用的，例如腔或电路量子电动力学或捕获离子物理学。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum master equation approach to heat transport in dielectrics and semiconductors
我们报告的非金属热输运方程的推导使用量子马尔可夫主方程的Lindblad形式。本文首先建立了一维周期链中原子在位能量随时间变化的运动方程。在连续极限下，热传导的傅里叶定律自然出现，导热系数被显式地得到。结果表明，热源对晶格的影响可用一个依赖于原子扩散系数的热源密度来描述。我们表明，马尔可夫动力学是等效的声子，这是典型的弹性固体的情况下的长波长近似。高温极限再现经典的热传导方程。
2021-12-29 cond-mat.other cond-mat.stat-mech quant-ph
Optically Levitating Dielectrics in the Quantum Regime: Theory and Protocols
我们提供了一个一般的量子理论来描述光与介质物体在高精细光学腔中运动的耦合。特别地，我们导出了系统的总哈密顿量以及描述介质的质心模和腔场模的状态的主方程。此外，一个量子理论的弹性是用来研究的质心运动与内部振动激发的电介质的耦合。该一般理论应用于使用光学悬浮纳米电介质作为腔光学机械系统的最近提议[Romero-Isart等人NJP 12，033015（2010），Chang等人PNAS 107，1005（2010）]。在此基础上，我们还设计了一个光-力学界面，用来制备非高斯态的力学运动，如量子叠加的Fock态。最后，我们介绍了一个直接的机械层析计划，以探测这些真正的量子态的飞行时间实验。
2010-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
A micropillar for cavity optomechanics
提出了一种用于腔光力学的新型微机械谐振器。我们已经使用微柱几何形状来获得具有低有效质量和非常高的品质因数的高频机械共振。我们已经涂上了一个60- $μ$ m直径的低损耗介质镜的支柱上，并计划使用此反射镜作为一个高精细法布里-珀罗腔的一部分，激光冷却的谐振腔到其量子基态和量子限制光干涉监测其量子位置波动。
2011-07-19 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Atom-driven multistability in an optomechanical cavity under broken PT-symmetry
法布里-珀罗腔中的光场在原子介质作为经典电介质填充到腔中时，或者当腔变成光机械的，其中一个反射端变得可移动时，将表现出多稳态。在这两种情况下，外部激光器对于驱动腔模式离开零平衡态是必不可少的。本文研究了充原子光机械腔的平衡态，其中原子被看作是一个集体的二能级系统，同时也是一个代替驱动激光器作用的有源元件。当原子系综是有损耗的时，多稳定性被发现，复杂的原子-光子耦合破坏了系统哈密顿量的\mathcal{PT}对称性，并以周期模式与原子的腔模和集体玻色子模的频率和线宽相匹配.我们给出了原子模与腔模之间的输入-输出滞后循环，以说明原子取代腔外激光器的驱动作用。
2015-12-07 quant-ph
Cold atoms as a coolant for levitated optomechanical systems
光阱介电体非常适合于在超高真空环境中达到其质心运动的量子状态。我们表明，基态冷却的光学捕获的纳米球是可以实现的，当在室温下开始时，通过共振冷却的冷原子气体光学耦合到纳米粒子。不同于腔冷却在解决边带限制，这个系统只需要一个适度的腔精细度，它允许冷却被关闭，允许随后观察强耦合的原子和球之间的动力学。冷却到量子基态的纳米球可能在量子信息科学或精密传感方面有应用。
2014-12-17 physics.atom-ph quant-ph
Stochastic Langevin propagation for classical and quantum optomechanics
由于量子反作用在入射量子散粒噪声和腔场之间产生了关联，从而产生了量子腔光力学的有趣实验特征。虽然光学力学的量子线性理论（QLT）在许多实验平台上提供了重要的理解，但在某些新的设置中可能是不够的：可能需要在时域中进行分析，但QLT仅获得频率空间中的频谱;并且可能存在非线性行为。随机运动方程的直接解是一种替代方法，但不幸的是，标准方法不能保留重要的光机相关性。我们引入两个时间尺度随机Langevin（T2 SL）传播作为一个有效的和简单的方法来获得正确的相关性的时间轨迹。我们表明，T2 SL，在标准的随机模拟相比，可以有效地模拟相关现象，如有质动力压缩和准确地再现腔边带结构的规模上应用的量子噪声，甚至复杂的功能完全淹没在量子散粒噪声不精确地板。我们调查非线性制度，并发现比较是可能的，该方法同意与主方程在低温和微扰制度的分析结果。
2018-08-03 quant-ph
Stroboscopic high-order nonlinearity for quantum optomechanics
高阶量子非线性是先进量子技术实现具有连续变量大信息容量的普适量子处理的重要前提。悬浮光机械，一个领域的运动的电介质粒子是由精确控制的镊子光束驱动，是能够实现所需的非线性通过工程潜在景观的机械运动。重要的是，为了实现非线性量子效应，必须抑制由力学自由运动和热退相干引起的演化。为此，我们设计了一种方法的频闪应用的高度非线性势的机械振荡器，导致运动的量子非高斯态表现出非经典的负维格纳函数和压缩的非线性组合的机械求积。通过分析高度不稳定的立方势和悬浮光力学的相关实验参数，对该方法进行了数值验证，证明了其可行性，并提出了实验验证。该方法为利用非线性光学力将机械振子的基态瞬时转换为适用的非经典态的独特实验铺平了道路。
2021-07-29 quant-ph
Dissipation and Thermal Noise in Hybrid Quantum Systems in the Ultrastrong Coupling Regime
在考虑混合量子系统中各组成部分与环境的耦合时，往往忽略了这些组成部分之间的相互作用。然而，如果相互作用强度很大，这种近似导致非物理的预测，如腔QED和光学机械系统中的超强耦合制度。为了处理这些情况下，主方程与耗散保持这些组件之间的相互作用已导出的量子拉比模型和标准的光机哈密顿量。在这篇文章中，我们超越了这些以前的推导，并提出了一个通用的主方程方法与热库相互作用的任意混合量子系统。具体来说，我们的方法可以应用于描述的动态开放的混合系统的谐波，准谐波，和非谐波过渡。我们应用这种方法研究了温度对电路QED中多光子真空拉比振荡的影响。我们还分析了温度对光机械系统中机械能到光子对的转换的影响，这是最近描述的零温度。我们将我们的结果与以前的方法进行比较，发现这些方法有时会高估退相干率，低估激发态人口。
2018-11-21 quant-ph
Cavity magnomechanics
介质体通过辐射压力和电致伸缩力与电磁场耦合，介导腔光力学中的声子-光子耦合。在磁介质中，根据Korteweg-Helmholtz公式，磁致伸缩力将产生并导致声子-磁振子相互作用。在这里，我们报告这样一个耦合的声子-磁振子系统的亚铁磁球，我们称之为腔磁力学，类比腔光力学。相干声子-磁振子相互作用，包括电磁诱导的透明度和吸收，证明。令人兴奋的是，由于磁振子和微波光子模式的强杂化和它们的高可调谐性，我们的平台表现出新的功能，包括参量放大的磁振子和声子，三重共振光子-磁振子-声子耦合和声子激射。我们的工作展示了腔磁力学的基本原理及其作为一种基于光子、声子和磁振子之间相干耦合的新的信息传递平台的应用。
2015-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement dynamics of two modes coupled through a dissipative movable mirror in an optomechanical system
本研究聚焦中间反射镜光力学系统，分析两模式纠缠动力学，精确求解主方程并以并发度量化，发现无损耗时可分离态演化为纠缠态，力学损耗会减弱系统整体纠缠。
2024-11-28 math-ph math.MP quant-ph
Two-membrane cavity optomechanics: non-linear dynamics
本文研究了由一个包含两个振动介质膜的驱动高精细度法布里-珀罗腔构成的多模光机系统的非线性动力学。的分析研究允许推导出一个完整的和一致的描述的位移检测的探测光束在非线性制度，使忠实的检测膜位移远高于通常的传感限制对应的腔线宽。在弱驱动制度，系统是在一个预同步的情况下，未激发的振荡器有一个小的，在激发的频率同步组件;大振幅和小振幅谐振器的运动被转换在一个非平凡的方式由光学探测光束的非线性响应。我们发现完美的协议之间的实验结果，数值模拟和分析方法的基础上缓慢变化的振幅方程。
2021-07-13 nlin.AO physics.optics quant-ph
Dispersive optomechanics: a membrane inside a cavity
我们提出的色散耦合（或“膜在中间”）光机系统的理论和实验研究的结果。本文计算了含有薄介质膜的高精细度腔的线性光学性质。我们专注于腔的透射，反射和精细度作为膜沿腔轴的位置的函数，并作为其光损耗的函数。我们将这些计算结果与测量结果进行了比较，发现在空腔精细度在10^4 ~ 10^5范围内的腔中，计算结果与测量结果非常吻合。薄膜折射率的虚部约为10^（-4）。我们计算该系统的激光冷却性能，特别关注不太直观的制度，其中光子“隧道”通过膜的时间尺度上的膜的振荡周期。最后，我们提出了量子非爆破测量膜的声子数在低信号噪声制度的声子寿命是可比的QND读出时间的计算。
2008-05-23 quant-ph
Quantum state transfer in optomechanical arrays
远程节点之间的量子态传输是量子处理和量子网络的核心。在此基础上，我们提出了一种在腔量子光机械网络中实现量子量子态转移的方案。在那里，每个单独的单元位置由局部机械模式组成，该局部机械模式通过辐射压力与激光驱动的腔模式相互作用，并且允许相邻位置之间的光子交换。通过对角化每个单胞的哈密顿量，我们证明了系统可以简化为两个解耦玻色子链的有效哈密顿量，从而我们可以应用关于量子态转移的已知结果，并附加一个转移时间的条件.事实上，我们证明了我们的传输协议适用于任何任意的量子态，我们将在红边带范围内说明这一结果。最后，为了给一个更现实的情况下，我们考虑到每个站点的独立热库的影响。因此，解决标准的主方程内的Born-Markov近似，我们保证有效的模型以及我们的协议的可行性。
2015-11-27 quant-ph
Squeezing of a movable mirror via the dissipative optomechanical coupling
本文研究了耗散光学力学中可动镜的压缩效应，其中振荡镜同时调制腔模的谐振频率和线宽。通过在相干驱动激光场的作用下，向腔中输入一束弱得多的宽带压缩真空光，利用基于密度算符的一般库理论，在相互作用图中对系统采用约化密度算符，从而消去库变量，导出了腔镜系统的主方程.当镜与腔模弱耦合时，我们发现在激光冷却到基态的条件下，通过量子噪声的完全相消干涉，驱动腔场可以有效地充当可动镜的压缩真空库，从而实现光场压缩到可动镜的有效传递，这与腔体阻尼率和机械频率之间的比率无关。当镜与腔模适度耦合时，光子激发可以完全消除量子噪声的相消干涉，从而使镜偏离理想压缩态。
2013-04-22 quant-ph
Focusing membrane metamirrors for integrated cavity optomechanics
本文提出在Si$_3$N$_4$薄膜上通过非周期光子晶体图案化实现高反射率聚焦超镜，并据此构建短腔长、高精细度的集成腔光力学系统，为高协同性垂直集成光力器件及精密力传感与量子转换应用提供新途径。
2024-02-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Near-field coupling of a levitated nanoparticle to a photonic crystal cavity
悬浮介质粒子的量子控制是量子光力学中的一个新兴课题。一个主要的挑战是有效地测量和操纵粒子的运动在海森堡不确定性极限。在这里，我们提出了一个纳米光子接口适合解决这个问题。通过光学捕获一个150 nm的二氧化硅颗粒，并将其放置在近场的光子晶体腔，我们实现了可调谐的单光子光学机械耦合高达$g_0/2π=9$ kHz，三个数量级大于先前报道的悬浮腔光学机械系统。通过纳米光子结构的光的有效收集和引导导致与常规远场检测相比增加两个数量级的每光子位移灵敏度。所展示的性能为室温量子光学力学提供了一条有前途的途径。
2019-01-13 physics.optics quant-ph
Ro-Translational Cavity Cooling of Dielectric Rods and Disks
研究了介质棒和介质盘与高精细度腔激光场的相互作用。耦合粒子腔动力学，包括瑞利散射的量子主方程，推导出的颗粒尺寸可比的激光波长。我们证明，这样的各向异性纳米粒子可以捕获自由飞行的速度高于所需的捕获相同体积的介电球体，并有效的反平移腔冷却到深量子制度是可以实现的。
2016-09-20 quant-ph
Creation, storage and retrieval of an optomechanical cat state
我们分析了一种方法的创建，存储和检索的光学力学薛定谔猫态，其中有一个量子叠加的两个不同的宏观态的机械振荡器。在该方案中，首先在光学腔中制备光学猫态，然后将其转移到机械模式，在机械模式中存储并随后使用控制场进行检索。我们使用正P相空间表示对光机械猫态的量子存储协议进行了数值模拟。这对猫态有一个紧凑的正表示，从而允许对这个高度非经典的量子系统进行概率模拟。为了验证猫态量子存储器的有效性，我们考虑了几个猫态签名，并展示了如何计算它们。我们还研究了退相干对猫态的影响，通过解析求解简化模型的标准主方程，使我们能够与数值结果进行比较。专注于作为猫状态的签名的维格纳函数的负性，我们分析评估的时间上界的负性消失，对于一个给定的温度的环境中的机械振荡器。我们表现出与数值方法的一致性。这些提供了精确的解决方案，允许在实验中，涉及使用时间模式匹配的输入和输出脉冲创建，存储和检索机械猫状态的退相干的充分治疗。我们的分析对待的光机械振荡器的内部光学和机械模式，和一套完整的输入和输出场模式，成为纠缠的内部模式。该模型包括退相干由于热效应的机械水库，以及光学和机械损失。
2018-12-05 quant-ph
Long-distance heat transfer between molecular systems through a hybrid plasmonic-photonic nanoresonator
我们介绍了一种混合等离子体光子腔设置，可用于诱导和控制分子系统之间的长距离热传递通过光机相互作用。该结构由两个分离的等离子体纳米天线耦合到一个电介质腔。该谐振器的混合模式可以将亚波长等离子体激元模式的大光机耦合与在大距离（$\simμ$ m）上延伸的腔模式的大品质因数和离域特性相结合。我们表明，这可以导致有效的分子振动，可以通过外部驱动激光主动控制之间的远程热传输。
2020-08-27 quant-ph
Quantum Superposition of Massive Objects and Collapse Models
我们分析的要求，以测试一些最典型的崩溃模型与协议，准备量子叠加的大质量物体。这包括相干扩展的波函数的基态冷却的机械谐振器，执行平方位置测量，作为一个双缝，并观察干涉后进一步发展。分析是在一个一般的框架，并考虑到不可避免的退相干源：黑体辐射和散射的环境粒子。我们还讨论了该协议的实验实施所施加的限制，使用腔量子光学力学与悬浮的介电纳米球。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Open systems dynamics: Simulating master equations in the computer
主方程可能是任何研究耗散量子光学的人最基本的方程。在这种情况下，在计算机中编码和模拟这些方程的有效方法是非常有用的，在这篇笔记中，我试图以一种全面的方式介绍我是如何做到这一点的，重点是Matlab，但使其足够通用，以便可以直接翻译为任何其他语言或软件的选择。我的大部分方法都是从胡安·何塞·加西亚-里波尔（Juan José García-Ripoll）那里继承来的（他的数学能力我怎么称赞都不为过），我在这里和那里改变它们，以适应我（相当有限的）数字大脑的工作方式，并尽可能地将它们与我如何理解它们背后的理论联系起来。目前，笔记集中在如何编码主方程并找到它们的稳态，但我希望很快我就能用时间演化方法更新它们，包括如何处理依赖于时间的主方程。在过去的4年里，我在各种不同的背景下测试了这些方法，包括电路量子电动力学，激光问题，光学参量振荡器和光机系统。评论和（建设性的）批评是非常欢迎的，并将适当的信贷和承认。
2015-04-22 quant-ph
Phase control of entanglement and quantum steering in a three-mode optomechanical system
本文发展了一个由单模腔组成的光机械系统的相干、纠缠和量子操纵的相位控制理论。耦合中的闭环产生干扰通道，其取决于场模式与机械模式的耦合强度的相对相位。我们展示了几个有趣的相位相关效应，如可逆的人口转移从一个场模式到其他模式，集体模式的创建，诱导相干性而不诱导发射。这些效应是由场模式之间的完美的相互相干性引起的，即使其中一个模式没有被填充，这种相互相干性也会被保留。根据相位，场模式可以共同或单独地作用于机械模式，分别导致三分或二分纠缠。此外，我们还研究了场模对力学模的量子操纵的相位敏感性。预测了从二分转向集体的确定性相位转移，并且可以实现对应于完美EPR态的最佳转向。这些不同类型的量子操纵可以通过测量两个探测器之间的符合率来实验区分，所述两个探测器被调整为收集输出腔模式的光子。特别是，我们发现，符合率信号的干扰图案的最小值的二分转向，而最大值的信号的集体转向。
2017-11-16 quant-ph
Optomechanical systems with a Fano membrane in the middle
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
研究在 FP 腔中心放置光子晶体法诺膜的腔光力学，考虑膜反射率的两个极限情况，用量子朗之万方程等方法，表明该系统可产生窄光学正常模式，能有效实现边带分辨率及膜运动基态冷却，是光谱和光机械工程的有前途平台。
2026-08-17 physics.optics quant-ph
Noise-Limited Sensitivity in Cavity Optomechanical Molecular Sensing Enabled by Quantum Zero-Point Displacement Coupling and Strong Photon-Phonon Interaction for Chiral Detection
本文提出多层混合等离激元-机械谐振器的量子极限光机械平台，利用零点运动与强光子-声子耦合实现亚皮牛力噪声下的手性分子实时区分。
2025-07-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Tutorial: projector approach to master equations for open quantum systems
本教程系统介绍投影算符方法，展示如何从Nakajima-Zwanzig方程的不同微扰展开推导Brownian主方程、Born-Markov主方程和绝热消除，并通过四个具体例子说明其在开放量子系统中的应用。
2024-08-28 quant-ph
