Qualitatively altered driven Dicke superradiance in extended systems due to infinitesimal perturbations
本研究针对受驱Dicke模型稳态因简并易被无穷小扰动定性改变的问题，以耦合一维波导的超导量子比特为扩展系统，研究四种扰动的影响并预测简并子空间维度及子空间内跃迁。
2024-10-07 quant-ph
Intensity fluctuations in steady state superradiance
具有超窄光学跃迁的碱土类原子在稳态下能够产生超辐射。发射的光有望具有前所未有的稳定性，线宽窄至几毫赫兹。为了评估这种光源作为超稳振荡器在时钟和精密计量应用中的潜在用途，了解这种器件的噪声特性至关重要。本文用蒙特卡罗模拟和半经典近似方法详细分析了光强起伏。我们发现，光在阈值以下呈现聚束，在超辐射区近似相干，在第二阈值以上呈现混沌。
2010-05-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Heisenberg-Langevin approach to driven superradiance
本文提出海森堡-朗之万解析方法研究驱动Dicke超辐射，证明原子低于临界驱动时产生自旋压缩纠缠，而辐射光保持与入射场相同的经典相干态，表明非线性原子系统表现为线性经典散射体。
2023-04-13 quant-ph
Entanglement generation from degeneracy breaking of superradiant Liouvillian steady states by local operations
SUPA, Institute of Photonics and Quantum Sciences, Heriot-Watt University（苏格兰超物理联盟光子学与量子科学研究所，赫瑞瓦特大学）
该研究利用简并非厄米微扰理论，通过引入非相干局域操作打破超辐射Liouvillian稳态简并性，在辐射体间产生并展现出鲁棒的纠缠，揭示了局域操作与纠缠产生的关联。
2026-10-14 quant-ph
Critical steady states of all-to-all squeezed and driven superradiance: An analytic approach
针对光学腔内二能级系统的全连接驱动-耗散自旋模型，研究者通过Holstein-Primakoff表示的非线性项分析其临界稳态的有限尺寸标度，解析得到含对数修正的最优自旋压缩机制，并辅以数值基准验证。
2024-01-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Floquet Engineering of Non-Equilibrium Superradiance
我们证明了耗散Rabi-Dicke模型中出现的非平衡超辐射相。这个阶段的特点是由一个光子的稳定状态，振荡的频率接近腔频率，在Dicke模型中的平衡超辐射相的恒定的光子稳定状态。我们将这种超辐射相位与Floquet态的粒子数反转联系起来，通过引入腔中受驱动的两能级系统的Schwinger表示。这种反转在Floquet能量附近耗尽，Floquet能量与腔频率共振以维持相干光场。特别是，我们的模型适用于固体内的双带近似，其中的电子作为Schwinger费米子。我们建议使用这种Floquet辅助的超辐射相，以获得可控的光学增益的激光类操作。
2022-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Driven-Dissipative Dynamics of Atomic Ensembles in a Resonant Cavity I: Nonequilibrium Phase Diagram and Periodically Modulated Superradiance
研究了拉曼激光非相干泵浦下耦合到坏腔中的两个原子系综（或等价的原子钟）的动力学行为。我们的主要结果是在两个参数-时钟和再泵浦速率之间的失谐的实验装置的非平衡相图。有三个主要阶段-平凡的稳态（阶段I），其中所有原子被最大限度地泵浦，对应于单色超辐射的非平凡稳态（阶段II）和调幅超辐射（阶段III）。相I和II是平均场动力学的不动点，而在大多数相III稳定吸引子是极限环。运动方程具有轴对称性和关于两个时钟互换的$\mathbb{Z}_{2}$对称性。这些对称性中的一个或两个在不同的阶段自发地被打破。平凡的稳态通过超临界Hopf分支导致$\mathbb{Z}_{2}$对称极限环而失去稳定性。非平凡的稳态通过一个亚临界的Hopf分岔负责共存的单色和调幅超辐射。利用Floquet分析，我们证明了$\mathbb{Z}_{2}$ -对称极限环最终会变得不稳定，并通过超临界分叉产生两个$\mathbb{Z}_{2}$ -非对称极限环.上述吸引子中的每一个在从腔辐射的光的功率谱中具有其自己的独特指纹。特别是，第三阶段的极限环会发出频率梳-一系列等距的峰值，其中频率梳的对称性反映了潜在极限环的对称性。对于典型的实验参数，峰之间的间距是几个数量级小于单色超辐射频率，使激光频率高度可调。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas nlin.CD
Non-Markovian Quantum Fluctuations and Superradiance Near a Photonic Band Edge
我们讨论了光子带隙材料中N个二能级原子集体发光的点模型，每个原子的共振频率都在带隙边缘附近。在激发态原子初始占有率较低的情况下，我们的系统具有新颖的原子光谱和布居统计。对于高初始激发态布居，平均场论认为稳态原子存在分数反转和宏观极化，这两种现象都可以通过外加直流场来控制.这种原子稳定状态是伴随着一个非零的期望值的电场运营商位于附近的原子的场模式。由于辐射动力学中的非马尔可夫记忆效应，带边附近的均匀加宽的性质与自由空间中的明显不同。非马尔可夫真空涨落产生一个部分相干的稳态偏振与随机相位。与传统激光器的稳态相比，在光子带边缘附近，这种相干性在没有传统腔模的情况下由于光子局部化而发生。我们还引入了一个经典的随机函数与电磁水库相同的时间相关性，为了随机模拟附近的光子带边的真空波动的影响。
1998-06-11 physics.atom-ph quant-ph
Spin Squeezing by means of Driven Superradiance
本文讨论了利用驱动超辐射产生自旋压缩态的可能性，从理论上肯定并扩展了[Phys.Rev.Lett.] 110，080502（2013）]。在较早的文件[物理。112，140402（2014）]，作者确定自发的纯耗散迪克模型超辐射在系统的时间演化过程中未能产生任何纠缠。在这篇文章中，我们表明，通过增加一个驱动场，然而，迪克模型系统可以调整到一个纠缠的稳定状态。我们讨论了如何优化驱动频率以使纠缠最大化。我们表明，由此产生的纠缠是相当强的，因为它导致自旋压缩。
2014-06-27 math-ph math.MP quant-ph
Simulating open quantum systems by applying SU(4) to quantum master equations
我们证明了将SU（4）群理论应用于量子主方程可以有效地模拟对称耦合到单模光子场的二能级原子的开放量子系统。这一点很重要，因为量子光学中的许多基本例子都属于这一类。我们通过寻找多原子开放量子系统的精确解，如激光和稳态超辐射证明了该方法。
2013-05-22 quant-ph
Directional superradiance in a driven ultracold atomic gas in free-space
本文理论分析自由空间中受驱动超冷原子气体的稳态，揭示弱驱动集体效应及临界标度由 N 变为 √N，并用含非均匀效应与自发辐射的模型加以解释。
2024-03-22 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Integrable non-equilibrium steady state density operators for boundary driven XXZ spin chains: observables and full counting statistics
我们将回顾一些已知的精确解的开放量子海森堡$XXZ$自旋链耦合到一对浴[物理。107，137201（2011）.]。动力学模型的Lindblad主方程。我们还回顾了如何计算一些相关的物理观测值，并提供自旋流的统计假设自旋链是弱耦合到浴[物理评论快报。112，067201（2014）.]。
2015-01-25 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el nlin.SI
Full-counting statistics of information content and heat quantity in the steady state and the optimum capacity
考虑二分量子导体，分析了子系统中热量的涨落以及与子系统约化密度矩阵相关的自信息。利用多轮廓Keldysh技术，在子系统局部热量的约束下，计算Rényi熵或信息生成函数，由此导出条件自信息的概率分布.我们提出了一个等式，该等式将信息传输的最佳容量与0阶Rényi熵联系起来，0阶Rényi熵是整数分割成不同部分的数量。我们应用我们的形式主义的两端量子点。指出在定常状态下，约化密度矩阵与子系统的局部热量算符可以交换。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Recovery of a generic local Hamiltonian from a degenerate steady state
本文研究从本征态简并混合权重的稳态中恢复一般局域哈密顿量，通过构造正交空间方程并统计线性无关方程数量判断可恢复性，为衡量稳态刻画哈密顿量的程度提供了方法。
2023-09-18 quant-ph
Steady-State Emission of Quantum-Correlated Light in the Telecom Band from a Single Atom
Te Whai Ao–Dodd-Walls Centre for Photonic and Quantum Technologies（Te Whai Ao–Dodd-Walls 光子与量子技术中心）；Department of Physics, University of Auckland（奥克兰大学物理系）；Department of Applied Physics, Waseda University（早稻田大学应用物理系）
该研究提出通过调控激光频率和腔模耦合，实现单个原子稳态发射量子相关电信波段光，并验证其在腔量子电动力学系统中的可行性。
2026-01-30 quant-ph
The Transient Counting Statistics of Autonomous Quantum Clocks
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Tata Institute of Fundamental Research Hyderabad（塔塔基础科学研究所海德拉巴分所）
本文研究自主量子钟在少数量子发射机制下的瞬态计数统计，利用大偏差原理分析二能级和三能级发射体模型，探讨其对精确计时和量子传感的意义。
2026-09-14 quant-ph
Steady-state spin synchronization through the collective motion of trapped ions
超窄线宽原子耦合到一个有损耗的光学腔模式同步，即发展相关性，并表现出稳态超辐射连续再泵浦时。这种类型的系统显示了丰富的集体物理和承诺可扩展的应用。这些功能启发我们调查，如果类似的自旋同步是可能的，在不同的平台，这是目前最强大的和可控的实验测试平台之一：离子阱系统。我们设计了一个系统的主要和次要种类的离子，共享一组共同的正常模式的振动。在类比的有损光学模式，我们建议使用一个有损的正常模式，通过交感冷却与第二种离子，调解自旋同步的主要品种的离子。我们的数值研究表明，自旋自旋相关的发展，导致宏观集体自旋在稳态。我们提出了一种基于拉姆齐干涉测量的实验方法来检测这种集体自旋的签名;我们预测，相关性延长了拉姆齐条纹的可见性，并且在拉姆齐序列结束时的人口统计数据可用于直接推断自旋-自旋相关性。
2016-12-13 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Counting statistics of energy transport across squeezed thermal reservoirs
本文提出了一种计算N个压缩热光子库与M个光子模弱耦合腔场之间能量交换的全计数统计的一般方法。形式主义是基于两点测量方案，并适用于两个简单的特殊情况下，一个单模腔的松弛动力学接触一个单一的压缩热光子水库和两个压缩热光子水库耦合到一个单一的腔模式之间的稳态能量传输。利用分析结果发现，库压缩态的初始能量测量的非对易性对短时统计有很大影响，如果考虑不当，可能导致负概率.此外，它被发现，对于单水库设置，一般没有瞬态或稳态波动定理的能量传输。相反，对于两个水库的情况下，虽然没有一般的瞬态波动定理，稳态波动定理与非普遍的亲和力被发现是有效的。能量流的统计进一步讨论。
2022-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Counting statistics of collective photon transmissions
本文从理论上研究了光子在$N$辐射体介质中稳态传输的合作效应。使用量子输运的方法，我们发现了一个交叉的缩放从$N$到$N^2$在当前和更高的功率的$N$在较高的累积量的光子计数统计作为一个函数的可调源占用。这种效应对于被限制在纳米单元中的原子来说是可以观察到的，而这种纳米单元是以泵浦光腔作为光子源的。
2011-07-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Photon counting statistics in the presence of spectral diffusion induced by nonequilibrium environmental fluctuations
School of Science, Shandong Jianzhu University（山东建筑大学理学院）；School of Physics, Shandong University（山东大学物理学院）
研究非平衡环境波动诱导的谱扩散对单分子系统光子发射统计特性的影响，通过生成函数方法和随机李普希茨方程分析环境波动非平衡特性对光子计数统计的影响。
2026-04-15 quant-ph
Full counting statistics of information content
本文综述了粒子数全计数统计的累积母函数与Rényi纠缠熵之间的关系。我们计算这些数量的基础上的费米子和玻色子路径积分定义在多个Keldysh轮廓。将Rényi熵与信息母函数联系起来，得到了自信息在非平衡稳态下的概率分布函数.利用该分布，我们分析了单个玻色子通过窄带量子通信信道所携带的信息量。自信息含量与玻色子数量的比值是波动的。当玻色子占有数较小时，该比值的平均值和涨落都有所增强。
2018-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Non-equilibrium quantum transport coefficients and the transient dynamics of full counting statistics in the strong coupling and non-Markovian regimes
量子系统的非平衡输运性质最近在测量瞬态和稳态非平衡输运动力学的所谓的全计数实验中的许多平台中变得实验可访问。我们表明，测量反作用的效果可以利用获得相关的输运系数。这种关系是普遍的，但在强耦合到非马尔可夫环境下的开放量子系统的瞬态动力学中变得最为明显。为了探索这一制度，一个新的模拟方法的非马尔可夫，强耦合运输设置的全计数统计的产生已被开发，表示在运动方程的层次。有了这个工具，我们可以访问相关的制度，并实例化我们的建议，通过几个水平系统连接的两个浴之间的能量电导的研究。
2016-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unifying quantum heat transfer in a nonequilibrium spin-boson model with full counting statistics
为了研究驱动非平衡自旋玻色子模型中量子热传递的全计数统计，我们建立了一个带有辅助计数场的广义非平衡极化子变换Redfield方程.这使我们能够研究从弱到强的量子位浴耦合的影响。在没有外部调制的情况下，我们观察到稳态热通量和噪声功率在中等耦合状态下的最大值，低于此值，我们发现这两个输运量被有限量子比特能量偏置增强。在外加调制的情况下，几何相位感应热通量在零量子比特能量偏置（无偏置）下随着量子比特-浴槽耦合的增加而单调减小。而在有限量子比特能量偏置（有偏置）下，几何相位诱导热流在强耦合区表现出有趣的反转行为。我们的结果统一了弱和强量子位浴耦合区域中看似矛盾的结果，并对非平衡热传递的量子涨落进行了详细的剖析。
2017-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exact local correlations and full counting statistics for arbitrary states of the one-dimensional interacting Bose gas
在热力学极限下，导出了具有接触排斥作用的一维玻色气体（Lieb-Liniger模型）中$n$ -体局域关联的精确解析表达式.我们的结果是有效的任意状态的模型，包括基态和热态，量子淬火后的定态，和非平衡稳态中产生的运输设置。这些国家的计算明确提出和物理后果进行了严格的讨论。我们还表明，$n$体的局部相关性是直接相关的粒子数的波动在一个很短的时间间隔内，我们提供了一个明确的分析结果的全计数统计。
2018-05-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Full counting statistics and coherences: fluctuation symmetry in heat transport with the Unified quantum master equation
本文利用 Unified 量子主方程实现全计数统计，研究了具有近简并能级的开放量子系统的能量流统计，发现维持相干性对准确捕捉电流及其累积量至关重要，且该方程同时具备热力学一致性和更高精度。
2022-12-21 quant-ph
Full counting statistics of information content and particle number
考虑二分量子导体，讨论了子系统中粒子数的联合概率分布和与子系统约化密度矩阵有关的自信息。通过推广多围道Keldysh Green函数技术，计算了粒子数约束下正整数阶$M$的Rényi熵，并由此导出了联合概率分布.对于能量无关的传输，我们推导出可访问的纠缠熵，或条件熵的时间依赖性。分析了在相干共振隧穿和非相干序贯隧穿条件下，稳态下与能量相关的透射概率的联合概率分布。我们还讨论了效率的概率分布，它衡量了单个电子传递的信息量。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Thermodynamic consistency of quantum master equations
从微观系统浴描述出发，导出了涨落水平下时间局域量子主方程满足热力学第一和第二定律的一般条件.使用计数统计，我们表明，波动第二定律可以改写为广义量子细致平衡条件（GQDB），即，时间局部生成元的对称性保证了波动定理的有效性。当需要另外严格的系统浴能量守恒时，GQDB简化为细致平衡的通常概念，其确保具有吉布斯稳态的QME。然而，如果能量守恒只是平均要求，QME与非吉布斯稳态仍然可以保持一定程度的热力学一致性。将我们的理论应用于常用的QME，我们表明，Redfield方程打破了GQDB，并且最近导出的一些基于Redfield方程的近似方案（它超越了长期近似，并允许导出Lindblad形式的QME）满足GQDB和平均第一定律。我们发现，执行长期近似是唯一的方法，以确保第一和第二定律在波动水平。
2022-07-12 quant-ph
Full counting statistics for boundary driven transport in presence of correlated gain and loss channels
针对含关联增益损耗通道的边界驱动自由费米子晶格，本文推导稳态粒子电流累积量生成函数，分析局域简化情形、$\mathcal{PT}$对称条件及非互易性的影响，为工程耗散子的作用提供新见解。
2025-11-16 cond-mat.stat-mech quant-ph
From the sinh-Gordon field theory to the one-dimensional Bose gas: exact local correlations and full counting statistics
本文导出了具有逐点排斥相互作用的一维玻色子气体（Lieb-Liniger模型）中局部观测量的期望值的精确公式。从最近得到的sinh-Gordon场论中顶点算符的期望值的表达式出发，导出了Lieb-Liniger气体中单点$K$ -体关联函数$\langle (Ψ^\dagger)^K(Ψ)^K\rangle$的显式解析表达式，其中$K$为任意整数$K$ .这些都是有效的所有激发态的热力学极限，包括热态，广义吉布斯系综和非平衡稳态中产生的运输设置。我们的公式显示了几个物理上有趣的应用：最突出的是，它们允许我们计算在短时间间隔内粒子数波动的完整计数统计。此外，结合我们的研究结果与最近推出的广义流体力学，我们能够研究多点关联函数在欧拉尺度在非均匀设置。我们的研究结果补充了文献中以前的研究，并提供了一个完整的解决方案，在Lieb Liniger模型计算一点函数的问题。
2018-11-11 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Frequency-dependent current noise in quantum heat transfer with full counting statistics
为了研究稳态下开放量子系统中的频率相关电流噪声，提出了一种将马尔可夫量子主方程与有限时间全计数统计相结合的理论.我们制定的FDCN概括了以前的零频率表达式，可以被看作是一个应用程序的麦克唐纳的电子输运热传递公式。作为演示，我们考虑的非平衡自旋玻色子模型的背景下的量子热传递的范例。我们采用了最近开发的极化子变换的Redfield方程，使我们能够准确地调查与任意系统水库耦合强度，任意值的自旋偏置以及温度差的传热。我们观察到FDCN的最大值在中等耦合制度，类似于零频率的情况下。我们发现，不同的耦合强度或偏压的FDCN显示了一个普遍的洛伦兹形状的标度形式在弱耦合制度，和白噪声谱出现在强耦合制度，由于一个独特的自旋动力学零偏压。我们还发现，偏压可以抑制FDCN在强耦合制度，在相反的零频率对应的是不敏感的偏压变化。此外，我们利用Saito-Utsumi关系作为基准来验证我们的理论，并研究有限频率下温度差异的影响。总之，我们的结果提供了详细的解剖有限时间波动的热流在开放量子系统。
2017-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Five Lectures On Dissipative Master Equations
1第一讲：基础1.1主方程的物理推导1.2一些简单的含义1.3稳态1.4向左作用2第二讲：L的本征值和本征向量2.1一个简单的情况第一2.2一般情况3第三讲：阻尼基的完备性3.1相空间函数3.2 L的特征向量的完备性3.3正守恒3.4 Liouville算子的Lindblad形式4第四讲：量子光学应用4.1周期驱动阻尼振荡器4.2有条件和无条件演化4.3统计算子的物理意义5第五讲：探测原子的统计5.1关联函数5.2等待时间统计5.3计数统计
2002-06-18 quant-ph
Excess entropy production in quantum system: Quantum master equation approach
对于由量子主方程（QME）描述的开放系统，研究了准静态操作下非平衡稳态之间的超熵产生。平均熵产生由瞬时稳态熵产生率的时间积分和超熵产生组成。我们建议使用平均能量和粒子流来定义平均熵产生率，这些平均能量和粒子流是通过使用QME的全计数统计来计算的。过剩熵产生由控制参数空间中的线积分给出，其被积函数称为Berry-Sinitsyn-Nemenman（BSN）向量。在弱非平衡区，我们证明了BSN矢量可以用$\ln \breveρ_0$和$ρ_0$来描述，其中$ρ_0$是QME的瞬时稳态，$\breveρ_0$是通过反转Lamb位移项的符号得到的QME的瞬时稳态.如果系统的哈密顿量是非简并的或兰姆位移项可以忽略，则过剩熵产生近似地减少到系统的冯诺伊曼熵之间的差。此外，我们还指出，在经典Markov跳过程中得到的熵产生的表达式与我们的结果不同，并且表明它们仅在弱非平衡态下近似等价.
2017-10-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Theoretical studies on quantum pump and excess entropy production: Quantum master equation approach
在这篇论文中，我们考虑了耦合到多个浴槽的量子系统。我们假设系统的状态由量子主方程（QME）控制。我们研究了量子泵和超熵产生。在论文的前半部分，我们采用量子主方程全计数统计方法（FCS-QME）研究了量子泵浦。在论文的后半部分，我们研究了超熵产生。平均熵产生由瞬时稳态熵产生率的时间积分和超熵产生组成。我们定义的平均熵产生率使用的平均能量和粒子流，这是通过使用QME的全计数统计计算。过剩熵产生由控制参数空间中的线积分给出，其被积函数称为Berry-Sinitsyn-Nemenman（BSN）向量。在弱非平衡区，我们证明了BSN矢量可以用$\ln ρ_0^{(-1)}$和$ρ_0$来描述，其中$ρ_0$是QME的瞬时稳态，$ρ_0^{(-1)}$是通过反转Lamb位移项的符号得到的QME的瞬时稳态.一般来说，潜在的不存在。不存在势的原因是量子效应（兰姆位移）和时间反演对称性的破缺。势的不存在意味着过量熵本质上取决于调制的路径。如果系统的哈密顿量是非简并的或兰姆位移项可以忽略，则过剩熵产生近似地减少到系统的冯诺伊曼熵之间的差。指出了经典Markov跳跃过程中熵产生的表达式与我们的结果不同，并证明了它们仅在弱非平衡状态下近似等价.
2020-10-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Heat flow through the quantum heat valve coupled to ohmic baths via a master equation approach
University of Helsinki（赫尔辛基大学）；Aalto University（阿尔托大学）
本文基于主方程方法构建了量子热阀的非平衡稳态热流模型，通过部分世俗近似提高精度，并解决了共振器双重计数问题，验证了主方程方法在解释实际实验设置中的有效性。
2026-02-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
