In-situ tuning of cavity dissipation and a topological transition in an atom-nanotip-cavity system
提出在腔模中插入纳米尖端以原位增强腔耗散约20倍的方法，并利用该耗散调控在单原子或离子耦合谐振器时获得异常线及拓扑转变。
2025-06-09 quant-ph
Quantum dense coding scheme via cavity decay
我们研究了一种利用腔衰减和线性光学器件实现量子密集编码的安全方案。我们的方案结合了原子量子比特作为固定比特和光子量子比特作为飞行比特的两个显著优点，因此它适合于长距离量子通信。
2006-05-27 quant-ph
Single-Shot Generation and Detection of a Two-Photon Generalized Binomial State in a Cavity
提出了一种在单模高Q腔中产生双光子广义二项式态的“准确定性”方案。我们还提出了一个单次激发方案来测量产生的状态的基础上探针的二能级原子，“读取”腔场。讨论了实施这些方案的可能性。
2006-07-28 quant-ph
Simulating Z_2 topological insulators via a one-dimensional cavity optomechanical cells array
提出了一种利用一维腔光机械单元阵列模拟Z_2拓扑绝缘体的新方案。利用对角化和降维的方法，实现了一维腔光机单元阵列与二维量子自旋霍尔（QSH）系统的直接映射。我们表明，本模型的拓扑特征可以捕获使用一个一维广义哈珀方程与附加的SU（2）规范结构。有趣的是，扫描附加周期参数后，可以自然地导出有效光子-声子玻色子的自旋抽运，这意味着我们可以实现不同QSH边缘态之间的跃迁。
2018-11-15 quant-ph
Long range universal quantum computation in large-size coupled cavity array independent of cavity number
我们提出了一种新的方法来实现一个$\sqrt{\rm swap}$门之间的两个空间相距遥远的网站连接的大尺寸耦合腔阵列作为量子总线。持续时间只与腔数的奇偶性有关，而与特定的腔数无关，因此原则上可以在任意长距离上处理量子信息而不随时间变化。结合耦合腔阵列的最新实验进展，对该方案的可扩展性进行了评估，并以腔数$N$ = 5为例，通过量子过程层析成像验证了该方案的鲁棒性。
2013-10-23 quant-ph
Topological phase induced by distinguishing parameter regimes in cavity optomechanical system with multiple mechanical resonators
提出了两种不同的参数区域，通过调制腔场和谐振腔的频率，在一维多谐振腔光机系统中诱导拓扑Su-Schrieffer-Heeger（SSH）相位。频率调制的引入使得紧束缚哈密顿量的映射不需要通常的旋波近似，从而消除了Stokes加热过程，这与传统的拓扑紧束缚模型的映射完全不同.我们发现，紧束缚哈密顿量可以通过修改由腔场和谐振腔的频率调制产生的贝塞尔函数映射为拓扑SSH相位，诱导的SSH相位与有效光机耦合强度无关.另一方面，系统对有效光机耦合的不敏感性为我们在现有的一维腔光机系统的基础上诱导拓扑SSH相提供了另一条新的途径。通过改变有效光-机耦合强度，我们证明了系统可以呈现拓扑SSH相，这在实验上更容易实现。此外，我们还构造了一个类似的玻色子Kitaev模型的平凡拓扑结构，通过保持斯托克斯加热过程。我们的计划提供了一个可操纵的平台，调查的影响下一个最近邻相互作用的拓扑结构的系统。
2019-12-31 quant-ph
Fast quantum logic gates with trapped ions interacting with external laser and quantized cavity field beyond the Lamb-Dicke regime
提出了一种利用单色光场和量子化腔场相互作用操纵囚禁离子实现量子逻辑门的方案。对于非共振激光脉冲或量子化腔场实现离子态跃迁的特征时间，当Lamb-Dicke参数值为大的$η_{L}=η_{c}=0.2$时，特征时间急剧下降，并且随着初始态振动量子数$m$的增加，特征时间进一步减小.
2003-02-27 quant-ph
Quantum controlled phase gate and cluster states generation via two superconducting quantum interference devices in a cavity
提出了一种利用两个超导量子干涉器件实现双量子比特量子控制相位门的方案。利用量子化腔场和经典微波脉冲，在SQUID的两个低通量态内实现了门操作。我们的方案是实现没有任何类型的测量，不使用腔模式作为数据总线，只需要一个非常短的谐振相互作用的SQUID腔系统。作为QCPG操作的一个应用，我们还提出了一个生成多个SQUID簇态的方案。
2006-07-06 quant-ph
Multimode cavity-assisted quantum storage via continuous phase matching control
在扩展的$Λ$型原子系综中，利用强角度调制控制场与腔辅助非共振拉曼相互作用，实现了弱信号脉冲的时空结构的存储和回忆.结果表明，有效的多模存储是可能的，当拉曼相干空间光栅涉及不同的纵向分量相对于傍轴信号场的波矢量。讨论了在固态材料中实现该方案的可能性。
2014-03-17 quant-ph
An unconventional geometric phase gate with two nonresonant quantum dots trapped in a photonic crystal cavity
提出了一种利用光子晶体腔中的两个非共振量子点通过非常规几何相位实现双量子比特控制相位门的方案。在该系统中，量子点同时与大失谐腔模和强驱动经典光场相互作用。在门操作期间，量子点不经历跃迁，而腔模式沿着相空间中的闭合路径移位。以这种方式，系统可以获得以量子点的状态为条件的几何相位。在实现单量子比特操作之后，可以构造双量子比特控制的相位门。
2011-06-23 quant-ph
Dissipation-induced topological phase transition and periodic-driving-induced photonic topological state transfer in a small optomechanical lattice
我们提出了一个在实际参数范围内研究基于小光力学晶格的拓扑相变和拓扑状态转移的方案。通过设计有效的光机耦合，我们发现光机晶格可以等价于一个拓扑非平凡的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）模型。特别地，通过控制腔场的衰减和光机耦合，光机晶格经历了拓扑非平凡SSH相和拓扑平凡SSH相之间的相变.我们强调拓扑相变主要是由腔场的衰减引起的，这是违反直觉的，因为耗散通常是有害的系统。此外，我们还研究了基于小光力学晶格的拓扑保护边缘通道在两个腔场之间的光子态转移。我们发现，通过将具有周期性驱动振幅的外激光引入腔场，可以实现拓扑零能模辅助下的量子态转移。我们的方案为基于微纳光力学量子光学平台的光子拓扑绝缘体的映射提供了基础性和深刻的解释。
2020-09-01 quant-ph
Implementation of quantum algorithms with resonant interactions
我们提出了一个方案，实现量子算法与共振相互作用。我们的方案只需要两个原子和一个腔模之间的共振相互作用，这是简单可行的。此外，该实现将是在腔QED系统中制造量子计算机的重要一步。
2007-01-12 quant-ph
A scheme for unconventional geometric quantum computation in cavity QED
提出了一种利用腔中两原子的双通道拉曼相互作用实现非零动力学相位的非传统几何双量子比特相位门的方案。我们证明了在一个循环演化中获得的动力学相位与在同一个循环演化中获得的几何相位成正比，因此总相位具有与几何相位相同的几何特征。在我们的方案中，原子激发态被完全消除，所提出的逻辑门的操作仅涉及原子的亚稳态，因此不受自发发射的影响。
2006-06-12 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
EIT-Based Quantum Memory for Single Photons from Cavity-QED
我们研究了实现用于量子信息处理的基本构建块的可行性。基于真空激励绝热快速通过的确定性单光子源和基于原子蒸气中电磁感应透明的量子存储器的组合概述。这两个系统都能够产生和处理时间上成形的波包，这提供了一种保持检索到的光子和原始光子的不可分割性的方法。我们还提出了一个有效的和强大的“重复，直到成功”的量子计算方案的基础上，这种混合架构。
2010-11-23 quant-ph
Encoded Universality of Quantum Computations on the Multi-Atomic Ensembles in the QED Cavity
我们提出了一组有效的基本量子门，它们提供了一种编码的普适性，并证明了这些量子门用于基于QED腔中多原子系统的固态量子计算机的物理可行性。我们使用双量子比特编码和交换操作来简化通用量子计算的物理实现，并增加对一些错误的免疫力。这种方法允许通过三个基本门来实现任何编码的单量子位操作，并且编码的受控非操作可以在单个步骤中执行。对于实现一些常用的受控门也显示出相当大的优势。
2011-09-01 quant-ph
Optimal cavity design for minimizing errors in cavity-QED-based atom-photon entangling gates with finite temporal duration
该研究针对有限光子脉冲时长下基于腔QED的原子-光子纠缠门误差问题，解析推导了可同时最小化光子损耗与时间模式失配误差的腔参数关系，还通过数值模拟研究了短脉冲下的脉冲畸变影响，首次提出腔存在最优长度，为量子信息处理实现提供指导。
2025-01-19 quant-ph
Cavity-induced topological edge and corner states
研究光子腔中交替XX耦合二能级系统，揭示光子耦合可诱导拓扑边缘态与角态，并在SSH和呼吸Kagome模型中验证。
2023-09-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological magnon-photon interaction for cavity magnonics
本研究探索了铁磁体与拓扑绝缘体混合腔系统，发现拓扑表面态介导的电偶极耦合比传统磁子-光子耦合强一个数量级且符号可操控，为腔磁子学与拓扑绝缘体融合奠定基础。
2023-08-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deterministic generation of multiparticle entanglement in a coupled cavity-fiber system
我们提出了一个在光纤耦合的远距离腔中的两个冷原子云之间产生多粒子纠缠态的一步方案。我们表明，通过适当地选择场的强度和失谐量，并精确地调谐系统的时间演化，可以确定性地设计分离的原子云之间的多粒子纠缠，其中量子操纵对腔的状态和光纤的损耗不敏感。基于最近在实现冷$^{87}$ Rb云与光纤腔强耦合方面的实验进展，分析了该方案的实验可行性。该方案可能为利用光纤连接的耦合腔实现量子通信和网络开辟了广阔的前景。
2010-11-30 quant-ph
Bandgap-Assisted Quantum Control of Topological Edge States in a Cavity
具有奇异拓扑序的量子物质在量子计算中具有潜在的应用。然而，在目前的实验中，对拓扑状态的操纵仍然是具有挑战性的。在这里，我们提出了一个架构的拓扑物质的光学控制。本文考虑了一个耦合到微波腔中的超导量子比特阵列，该阵列具有Su-Schrieffer-Heeger（SSH）哈密顿量。基于拓扑量子比特阵列的宇称性质，我们提出了一种观察拓扑相变的光谱方法，边缘到体块过渡。这种新方法可以通过设计腔-量子比特耦合来实现。这项工作的主要目的是了解拓扑相变如何影响光-物质相互作用。我们发现，拓扑带隙在这个问题上起着至关重要的作用。在拓扑相，耦合到腔场的简并边缘态的共振真空拉比分裂受到带隙的保护。在色散区，由于拓扑带隙，边缘态之间的腔诱导耦合比边缘态和体态之间的耦合占主导地位。结果，拓扑边缘态之间的量子干涉发生，并使单光子输运通过拓扑量子比特阵列的边界。我们的工作可能为拓扑量子态工程铺平道路。
2020-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamically manipulating topological physics and edge modes in a single degenerate optical cavity
我们提出了一个方案来模拟拓扑物理在一个单一的简并腔，其模式映射到晶格网站。该方案的一个关键组成部分是构造一个尖锐的边界，使开边界条件可以实现这个有效的晶格系统。在这样做时，系统的拓扑性质可以在边缘状态上表现出来，这可以从输出腔场的光谱中探测到。我们证明了这两个例子：一个静态的Su-Schrieffer-Heeger链和一个周期性驱动的Floquet拓扑绝缘体。我们的工作开辟了新的途径，探索奇异的光子拓扑相位内的一个单一的光学腔。
2017-03-17 physics.optics quant-ph
Cavity Quantum Electrodynamics with Second-Order Topological Corner State
拓扑光子学为研究腔量子电动力学提供了一种新的研究范式。在这项工作中，我们证明了单量子点和二阶拓扑角态之间的耦合。基于二阶拓扑角态，设计了一种拓扑光子晶体腔，并将其制作成嵌入量子点的GaAs平板。观察到角态和边态共存，具有接近2000的高品质因数。当量子点与角态共振时，光致发光强度和发射速率都得到了增强。这一结果使拓扑学在腔量子电动力学中的应用成为可能，为量子信息处理提供了一种拓扑器件的方法。
2020-06-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Discrete time quantum walk with nitrogen-vacancy centers in diamond coupled to a superconducting flux qubit
我们提出了一个量子电动力学计划实现离散时间，创造量子行走与沃克对应的相位自由度的准磁振子场实现在金刚石中的氮空位中心的系综。硬币被实现为超导通量量子比特。我们的计划改进了现有的建议，实现量子行走腔量子电动力学通过删除繁琐的要求，根据平均准粒子数的不同驱动脉冲持续时间。我们的改进是相关的所有间接抛硬币腔量子电动力学实现的量子行走。数值分析表明，该方案可以在实际条件下实现离散量子行走。
2013-07-16 quant-ph
Nonlinear level attraction of cavity axion polariton in antiferromagnetic topological insulator
腔光子与凝聚态物质中各种激发态之间的强耦合增强了光与物质相互作用的场，并产生了几个激发子场，例如腔光学力学和腔磁振子极化子。出现在拓扑绝缘体中的轴子准粒子，被预测与光强烈耦合并产生所谓的轴子极化激元。本文证明了反铁磁拓扑绝缘体的腔体轴子极化激元中存在无隙能级吸引，它源于轴子与腔体奇阶共振之间的非线性相互作用.这种新的能级吸引与传统的线性耦合或耗散介导作用机制的能级吸引有本质的不同，也不同于普通极化激元中强耦合引起的能级排斥。我们的结果揭示了一种新的能级吸引机制，为利用腔技术研究轴子极化激元开辟了新的途径。它们在量子信息和暗物质研究中具有潜在的应用价值。
2021-10-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Loophole-free Bell-inequality violation between atomic states in cavity-QED systems mediated by hybrid atom-light entanglement
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；NextQuantum Innovation Research Center, Department of Physics & Astronomy, Seoul National University（首尔大学物理与天文学系 NextQuantum 创新中心）；Department of Physics, SRM University, Amaravati, Andhra Pradesh - 522540, India（印度安得拉邦阿马拉瓦蒂 SRM 大学物理系）；National Institute of Informatics（国立情报学研究所）
本文提出了一种可行的可扩展方法，通过混合原子光纠缠在腔基架构中测试贝尔非局域性并实现设备无关量子密钥分发，结合噪声源模型展示了当前技术可实现强贝尔不等式违反和数十公里的密钥生成。
2025-12-11 quant-ph
A cavity-mediated reconfigurable coupling scheme for superconducting qubits
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Institute of Applied Physics, Seoul National University（首尔国立大学应用物理研究所）；NextQuantum Innovation Research Center, Seoul National University（首尔国立大学NextQuantum创新中心）；Department of Physics and Astronomy, Seoul National University（首尔国立大学物理与天文学系）
本文提出了一种基于谐振腔的可重构耦合方案，通过动态调整量子比特间的相互作用，实现高保真度的量子门操作，为超导量子处理器提供了增强的交互灵活性。
2026-02-09 quant-ph
Topological quantum phase transition of light
本文从理论上研究了腔QED晶格中的拓扑量子相变。我们预言了腔QED晶格中三种不同模型哈密顿量的非拓扑相到拓扑相变的条件。我们通过缠绕数这一拓扑不变量来研究这些拓扑量子相变。我们认为，拓扑相的出现在这些系统中的离散Z2对称性破缺。我们表明，非拓扑状态是真空状态的系统，其中每个腔包含费米型光-物质相互作用的激发，而系统的拓扑状态包含Majorana模式的激发在晶格的端腔。
2015-06-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposal for implementing the three-qubit refined Deutsch-Jozsa quantum algorithm
我们提出了一种方法来实现一个三量子位细化Deutsh-Jozsa（DJ）算法。本提议基于35个$f$受控相位门的构造，其仅使用单量子位$σ_z$门和双量子位{ \it标准}受控相位（CP）门。该提议是可实现的，因为单量子位$σ_z$门可以通过施加单个经典脉冲而容易地实现，并且两量子位CP门已经在各种物理系统中被实验证明。最后，注意到该提议是相当通用的，并且可以应用于在基于腔或非基于腔的物理系统中实现三量子比特细化的DJ算法。
2013-07-04 quant-ph
Benchmarking Emerging Cavity-Mediated Quantum Interconnect Technologies for Modular Quantum Computers
本文采用设计空间探索方法，对模块化量子计算机的腔介导量子互连技术进行基准比较，确定满足效率阈值的配置，指导可靠可扩展的芯片间链路开发。
2024-07-22 quant-ph
Generation of multi-photon Fock states by bichromatic adiabatic passage: topological analysis
利用绝热通过技术和修饰本征能面的拓扑性质，提出了一种在原子-脉泽-腔系统中产生多光子Fock态的方案。其机制是通过双色绝热通道将来自脉泽场的光子交换到初始空腔中。交换光子的数量取决于通过和周围的装饰本征能表面的锥形交叉点的绝热动力学的设计。
2004-02-24 quant-ph
A single atom-based generation of Bell states of two cavities
报道了一种利用两个空间分离的高Q腔产生Bell态的新的条件方案。我们的方法是基于一个原子只通过两个腔。我们的治疗的一个显着特点是，它从一开始就纳入了不可避免的存在波动的原子-腔相互作用时间。成功地实施我们的建议对腔损失和原子自发衰变的可能性进行了仔细的讨论。
2002-03-28 quant-ph
Topologically protected subradiant cavity polaritons through linewidth narrowing enabled by dissipationless edge states
本文提出利用一维原子阵列的拓扑带隙和无耗散边缘态，在回音壁模式谐振器中实现线宽极窄、寿命显著延长的亚辐射腔极化激元，为拓扑工程量子态提供新途径。
2023-08-08 physics.optics quant-ph
Topological Frequency Conversion in a Driven Dissipative Quantum Cavity
最近的工作（PRX 7，041008）表明，自旋耦合到两个外部提供的圆偏振电磁模式可以实现拓扑，量子化的光子从一个模式转移到另一个。在这里，我们研究的情况下，只有一个模式是外部提供的，而另一个是一个动态的量子力学腔模式。专注于实验条件下的签名和稳定性，我们表明，效果持续到少光子量子极限，它可以用来产生高度纠缠的“猫态”的腔和自旋。通过将外部驱动的强度调谐到“最佳点”，量子化泵浦可以从空（零光子）腔态开始产生。我们还发现，包括外部噪声和耗散不抑制，而是稳定的转换效果，即使在多腔模式被考虑在内。
2019-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological state transfers in cavity-magnon system
本文提出在腔-磁振子晶格中利用拓扑边缘态实现光子态、磁振子态及两者之间高保真量子态转移的可控方案。
2022-03-25 cond-mat.other quant-ph
Implementing topological quantum manipulation with superconducting circuits
一个具有传统两体相互作用的两分量费米子模型最近被证明具有任意子激发。在这里，我们提出了一个方案，以物理实现这一模型的两个两个组件的费米子的每一个链转化为两个电容耦合的超导器件链。特别是，我们详细阐述了如何实现所需的操作，创建和操纵的拓扑量子态，提供了一个实验可行的方案，访问拓扑存储器和建立任意子干涉。
2009-04-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
A Generalized Quantum Optical Scheme for Implementing Open Quantum Walks
开量子行走是一种完全由与外部环境的耗散相互作用驱动的新型量子行走，它被表述为图上的完全正的保迹映射.提出了一种实现非零温度环境的量子阱的广义量子光学方案。在该量子光学方案中，二能级原子扮演“步行者”的角色，腔模的Fock态对应于“步行者”的晶格位置。使用小么正旋转的方法，系统的有效动力学被证明是一个OQW。对于所选择的参数集，环境温度的增加导致系统比之前提出的环境温度为零的方案更快地达到渐近分布。在这种情况下，渐近分布由稳定的高斯分布给出。
2020-04-03 quant-ph
From edge to bulk: Cavity induced displacement of topological non-local qubits
我们研究了选择性腔耦合到拓扑链的能力，用于剪裁Majorana费米子的连接性。我们展示了如何拓扑量子比特（TQs），与非本地马约拉纳费米子配对，可以从边缘移动到大部分的拓扑链，通过选择性地访问与特定的物理站点的光物质相互作用。特别是，我们提出了一个全面的DMRG研究的基态功能在不同的链腔耦合的几何形状和验证分析的见解，在强耦合制度。这种新的马约拉纳费米子关联产生过程具有新的腔光子特征。此外，通过考虑腔-物质耦合强度突然猝灭后的时间演化，我们表明，高非平凡物质（Majorana）相关性的发展在腔中留下了可测量的非经典光子印记。因此，提供了在任意长度的拓扑链中动态产生TQ非局域关联的新方法，为混合光子固态系统中的可控长程纠缠开辟了替代途径。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Realizing tight-binding Hamiltonians using site-controlled coupled cavity arrays
模拟量子模拟器依赖于可编程量子器件来模拟描述各种物理现象的哈密顿量。光子耦合腔阵列是实现这种器件的一个很有前途的平台。使用硅光子耦合腔阵列由8个高品质因数的谐振器，并配备了专门设计的热光岛加热器的独立控制的腔，我们展示了一个可编程的设备实现紧束缚哈密顿与访问的完整的本征能谱。我们报告的腔阵列的相邻站点之间的热串扰相比，传统的加热器减少了约50%，然后提出了一个控制方案，以一个给定的紧束缚哈密顿腔阵列。
2022-10-11 physics.optics quant-ph
Cavity-Vacuum-Induced Chiral Spin Liquids in Kagome Lattices: Tuning and Probing Topological Quantum Phases via Cavity Quantum Electrodynamics
University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；A. Alikhanyan National Science Laboratory（A·阿里哈尼扬国家科学实验室）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
通过腔量子电动力学在Kagome晶格中诱导手性自旋液体，利用真空量子涨落实现拓扑量子相的调控与探测。
2025-12-02 cond-mat.str-el physics.optics quant-ph
Intra-band entanglement-assisted cavity electro-optic quantum transducer
本文提出带内纠缠辅助腔电光量子换能器，通过压缩参数调谐增强换能效率，并识别三种量子通道，显著提升转换带宽和高量子容量，优于无纠缠辅助方案。
2025-03-26 quant-ph
Tunable Topological Phases in Multilayer Graphene Coupled to a Chiral Cavity
该研究分析手性 THz 腔中多层石墨烯的光–物质耦合，揭示腔频率与层间隧穿竞争引发的拓扑相变，并证明双层石墨烯中可通过位移场实现栅压可调的谷 Chern 到 Chern 绝缘体转变。
2025-05-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Topological Quantum Transducers in a Hybrid Rydberg Atom System
Zhengzhou University（郑州大学）；The University of Nottingham（诺丁汉大学）；Henan Academy of Science（河南省科学院）
本文提出混合里德堡原子-腔系统中的拓扑量子换能器方案，基于双模JC构型构建福克态晶格，利用零能模式实现受拓扑保护的高效单光子微波-光转换。
2025-11-19 quant-ph
Strong tunable spin-spin interaction in a weakly coupled nitrogen vacancy spin-cavity electromechanical system
金刚石中单个氮空位（NV）中心自旋的长相干时间是实现量子信息处理的关键优势。然而，实现单NV自旋之间的强耦合是具有挑战性的。在这里，我们提出了一种方法，大大提高了两个单一的NV自旋之间的相互作用，只有弱耦合到机电腔金刚石。由于线性化机电子系统的临界点的存在，单个NV自旋和高频极化激元（由机械和腔模形成）之间的耦合可以完全解耦，但是单个NV自旋和低频极化激元之间的耦合却大大增强。因此，可以测量单个NV自旋的AC斯塔克位移。以低频极化激元作为量子总线，可以实现两个单NV中心之间的强耦合。这种有效的强耦合可以保证弱耦合自旋腔机电系统中两个自旋量子比特之间的相干量子信息交换。
2021-05-12 quant-ph
A Superradiant Topological Peierls Insulator inside an Optical Cavity
我们考虑无自旋的超冷费米气体，它被紧紧地束缚在光学谐振腔的轴上，并被紧密调谐到谐振腔模式的激光横向照射。在某一阈值泵浦强度下，均匀气体密度打破$\mathbf{Z}_2$对称性朝向空间周期顺序，这共同地将泵浦光子散射到腔中。我们表明，这种已知的自序过渡也发生低场寻求费米子粒子时，激光是蓝失谐的原子过渡。在这种情况下，出射的超辐射光晶格是单极的，并且具有两个不同的二聚化。取决于自发选择的二聚化，所得到的布洛赫带可以具有由非零Zak相表征的非平凡拓扑结构。在费米动量接近腔模波数的一半的情况下，这里的佩尔斯不稳定性会在费米表面产生一个带隙的拓扑绝缘体，它拥有一对边缘态。系统的拓扑特征可以通过腔输出非破坏性地观察到：体的Zak相位与激光和腔场之间的相对相位相一致，而边缘态的指纹可以被观察为在腔谱的明确定义的频率窗口中的额外加宽。
2016-11-15 cond-mat.quant-gas quant-ph
Developing a robust approach to implementing non-Abelian anyons and topological quantum computing in a modified Kitaev honeycomb lattice model
量子计算提供了一个独特的机会，通过创建远超出经典极限的非平凡量子态来探索物理系统的新机制。然而，这种计算对噪声非常敏感，并且在大多数情况下经历快速的去相位。一个潜在的解决方案，这些proximity的关注是编码和处理的信息使用拓扑操纵所谓的任意子，粒子在二维与非阿贝尔统计。不幸的是，这样一个拓扑系统的实际实现仍然远远没有完成，无论是在物理方法方面，而且在连接底层拓扑场论与一个特定的物理模型，包括在任何现实设备中预期的缺陷。在这里，我们开发了一个完整的图片，这样的拓扑量子计算使用的Kitaev蜂窝哈密顿量的变化作为我们的方法的基础。我们展示了这个系统对噪声的鲁棒性，证实了准粒子的非阿贝尔统计是伊辛任意子，并开发了新的技术，将拓扑信息转化为可测量的自旋量。
2011-03-31 cond-mat.str-el quant-ph
Chern insulators and topological flat bands in cavity-embedded kagome systems
Tokyo University of Science（东京科学大学）
研究kagome系统与圆形极化腔模耦合的拓扑带结构，揭示光-物质相互作用如何引发陈绝缘体相变及非平凡拓扑平坦带。
2026-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cavity-induced emergent topological spin textures in a Bose Einstein condensate
光学谐振腔中超冷量子物质和电磁场模式的耦合非线性动力学表现出丰富的有趣的集体现象。在这里，我们研究了一个$Λ$型，三分量玻色-爱因斯坦凝聚体耦合到一个环形腔的四个动态行波模式，其中只有两个模式是外部泵浦。然而，由于光子的相干后向散射，非泵浦模式在系统的动力学中起着至关重要的作用。在平均场水平上，我们确定了三个根本不同的稳态阶段的密度和空间自旋纹理的不同特点：一个组合的密度和自旋波，一个连续的自旋螺旋均匀的密度，和一个自旋螺旋调制密度。自旋螺旋状态，这是拓扑，是密切相关的腔诱导的自旋轨道耦合出现超过临界泵浦功率。拓扑平凡的密度波-自旋波态具有两个连续对称性破缺的超固体的特征。不同相之间的过渡是同时拓扑和一阶或二阶的。所提出的设置允许通过单独调整泵浦振幅和频率来模拟有趣的多体量子现象，腔输出场作为内置的无损观察工具。
2018-07-09 cond-mat.quant-gas quant-ph
Emergent superfluid crystals, frustration, and topologically defected states in multimode cavity QED
我们提出，凝聚态现象涉及自发出现和晶格动力学可以实现在设置超冷玻色凝聚原子耦合到多模腔。以前，它表明，在横向泵浦单模腔的情况下，原子自组织在腔模式的偶数或奇数波腹，给予足够的泵浦强度，因此自发地打破离散的平移对称。在这里，我们证明了在多模腔中，自组织通过Brazovskii转变的变体带来了连续平移对称性破缺的额外特征，从而为实现柔顺晶格和相关现象铺平了道路，例如，量子熔化、拓扑缺陷、挫折、玻璃化，甚至超固体;当光晶格被外部施加时，这些现象在超冷原子系统中是不存在的。我们应用一个功能积分的方法，这个多体腔QED系统，这使我们，除其他外，计算过渡阈值，探索这个过渡附近的波动，并确定这种波动是如何体现在从腔发出的光。
2009-04-20 cond-mat.other quant-ph
Electron conductance and many-body marker of a cavity-embedded topological 1D chain
本文研究一维SSH拓扑链与腔模耦合的多体拓扑和输运性质，提出广义电子-光子Zak标记，并揭示腔真空场、电子无序及电子-光子纠缠对量子化输运的影响，指出平均场理论严重低估腔修饰输运。
2024-11-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Universal and ultrafast quantum computation based on free-electron-polariton blockade
腔量子电动力学（QED），其中量子发射器耦合到电磁腔模式，是用于实现量子传感器，存储器和网络的强大平台。然而，由于门保真度和执行时间之间的基本权衡，以及有限的可扩展性，使用腔QED进行量子计算被其他架构所取代。在这里，我们引入了一个新的元素腔QED-一个自由带电粒子，作为一个飞行的量子比特。使用自由电子作为一个具体的例子，我们证明了我们的方法，使超快，确定性和通用的离散变量量子计算的腔QED为基础的架构，具有潜在的改进的可扩展性。我们的建议取决于一个新的激发阻断机制之间的共振相互作用的自由电子和腔极化激元。这种非线性相互作用比目前基于光子的腔QED门快几个数量级，具有广泛的可调谐性，并可以表现出接近统一的性能。此外，我们的计划是无处不在的任何腔非线性，无论是由于光-物质耦合的Jaynes-Cummings模型或由于光子-光子相互作用的克尔型多体系统。除了在腔QED量子计算方面有希望的进展之外，我们的方法还为高度纠缠光子图态的超快和确定性生成铺平了道路，并且适用于涉及腔QED的其他量子技术。
2023-03-23 quant-ph
Topological band structure via twisted photons in a degenerate cavity
基于粒子内部自由度（如频率、空间模式和到达时间）的综合维数已经引起了人们的极大关注。它们提供了理想的大规模晶格来模拟非平凡的拓扑现象。探索更多的合成维度是通向更高维度物理学的途径之一。在这项工作中，我们设计和实验控制的合成维度之间的耦合组成的固有的光子轨道角动量和自旋角动量自由度的简并光学谐振腔中，产生周期性驱动的自旋轨道耦合系统。通过对透射强度的测量，我们直接表征了系统的性质，包括态密度、能带结构和拓扑绕组。我们的工作展示了一种探索扭曲光子空间模式作为合成维度的新机制，为在高度紧凑的平台上设计丰富的拓扑物理铺平了道路。
2022-02-28 physics.optics quant-ph
Topological transitions induced by cavity-mediated interactions in photonic valley-Hall metasurfaces
光的拓扑相位表现出超越传统光子学领域的独特性质。特别地，谷-霍尔拓扑绝缘体已经在各种光子结构中实现，因为它可以通过打破某些晶格对称性而容易地诱导。然而，谷陈数通常是固定的设计和相应的拓扑边缘状态被迫在一个固定的方向上传播。在这里，我们提出了一种机制，诱导拓扑结构的转变，通过意外的狄拉克点在元表面组成的相互作用的偶极发射器/天线。对于一个固定的安排偶极子，我们表明，拓扑相位严重依赖于周围的电磁环境介导的偶极-偶极相互作用。为了访问不同的拓扑相位，我们将超表面嵌入腔波导内，其中可以通过减小腔宽度将主导偶极耦合从短程库仑相互作用调谐到长程光子介导的相互作用;这导致拓扑转变，其特征在于valley-Chern数的反转。因此，我们表明，可以切换的手征性的拓扑边缘状态，通过修改只有电磁环境中的偶极子被嵌入。这种机制可能对其他拓扑相，如光子高阶拓扑绝缘体有重要的影响。
2020-10-04 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Topological Superradiant Universality Classes in Cavity-Mediated Spin Chains
Eastern Institute of Technology（宁波东方理工学院）；Institute for Advanced Study in Physics and School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院与高等研究院）
本文研究腔介导自旋链，发现一类拓扑上不同的新型超辐射临界性，其临界线具有独特的边缘简并性，且该临界性具有普适性，在Zₙ簇量子位链中也存在。
2026-10-28 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el quant-ph
