Cavity-assisted spontaneous emission of a single $Λ$-type emitter as a source of single-photon packets with controlled shape
研究了经典泵浦的三能级$Λ$型辐射源在谐振腔中的辐射特性。特别地，研究了出射波包的单光子Fock态激发效率和波包的时空形状。结果表明，对于给定的形状的发射极-腔相互作用，调整的泵浦脉冲的形状，使其能够产生所需形状的单光子Fock态波包的发射效率高。
2018-12-03 quant-ph
Interference-induced directional emission from an unpolarized two level emitter into a circulating cavity
本文提出利用与同一循环腔手性耦合的辅助发射体，通过干涉效应使随机偏振的二能级发射体实现定向发射，并在坏腔强耦合条件下验证了该方案对噪声的鲁棒性。
2021-09-20 quant-ph
Strong excitation of emitters in an impedance matched cavity: the area theorem, π-pulse and self-induced transparency
我从理论上研究了强脉冲激励腔内发射器的行为。该系综被认为是非均匀加宽的，并且在光学或RF光子的量子存储中找到了腔匹配的应用。我的分析是基于能量和脉冲面积守恒定律，预测特定区域的重要失真。数值模拟结果也很好地支持了这一结论。我提出了一个定性的解释慢光。与自由空间情形的类比是显著的。
2014-02-16 quant-ph
Control of the electromagnetic environment of a quantum emitter by shaping the vacuum field in a coupled-cavity system
提出了一种腔量子电动力学中发射极-场耦合速率的超快控制方案。这是通过在耦合腔结构中调制光学模式来控制发射器所看到的真空场来实现的。该方案允许在不干扰发射器的情况下对耦合率进行开/关切换，并且不会在所发射的光子上引入频率啁啾。它可以用来控制单光子脉冲的形状，以实现高保真度的量子态转移，控制拉比振荡，以及作为激光器中的增益调制方法。我们讨论了基于光子晶体腔和微波电路的两种可能的实验实现。
2015-03-20 quant-ph
Beating the Bad-Cavity Limit via Auxiliary-Emitter Linewidth Squeezing
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室）
该研究在坏腔中引入两个失谐相反的非全同辅助发射极，通过亚辐射模式压缩有效腔线宽，使裸腔处于弱耦合时目标发射极仍实现强耦合，为量子计算等应用提供新平台。
2026-07-31 quant-ph
Adiabatic elimination for ensembles of emitters in cavities with dissipative couplings
我们考虑一个腔耦合的二能级发射体通过完全（相干和耗散）偶极-偶极相互作用相互作用的系综。使用绝热消除过程中，我们推导出有效的运动方程的子系统组成的腔和一个单一的发射器。这些方程可用于增强单发射器腔耦合的方案，如[S。Schütz，J. Schachenmayer，D.哈根米勒湾K. Brennen，T. Volz，V. Sandoghdar，T. W.埃贝森角基因，G. Pupillo，e-print arXiv：1904.08888].我们分析了有效的子系统参数的限制，并研究如何在子系统中的联合耗散衰变过程影响腔耦合特性的单发射器和腔传输谱。
2019-12-29 quant-ph
Photon blockade in weakly-driven cavity QED systems with many emitters
我们利用散射矩阵理论分析了弱驱动相干驱动CQED系统中的光子阻塞。通过用单光子和双光子Fock态近似弱相干驱动，我们将传输和双光子关联函数的计算复杂度从指数降低到了多项式.这使我们能够轻松地分析基于腔的系统包含$\sim$ 50量子发射器与适度的计算资源。利用这种方法，我们研究了共振和失谐多发射极CQED系统中增加发射极数目时极化激子光子阻塞的相干统计-我们发现，增加发射极数目会降低共振系统中的光子阻塞，并改善失谐系统中的光子阻塞。我们还分析了通过这个系统的极化激子和亚辐射光子阻塞的发射频率的非均匀加宽的影响。
2019-05-29 quant-ph
Tunable cavity coupling of a single SnV$^{-}$ center in nanodiamond across bad-emitter and bad-cavity regimes
本研究实现了纳米金刚石中单个SnV$^{-}$色心与可调微腔的受控耦合，观察到从坏发射体到坏腔区间的转变，并在4 K下测得Purcell因子超过1.7，展示了其作为量子网络单光子源的潜力。
2025-07-09 quant-ph
The Jaynes-Cummings model breaks down when the cavity significantly reduces the emitter's free-space emission rate
单个谐振器模式和单个量子发射器之间的强耦合是量子科学和技术中大量实验和应用的关键，并且通常通过Jaynes-Cummings模型来描述。在这里，我们表明，Jaynes-Cummings模型只适用于当腔不显着改变发射器的发射率到自由空间。最值得注意的是，由Jaynes-Cummings模型作出的预测变得越来越错误时，接近理想的发射器谐振器系统没有自由空间衰减通道。我们提出了一个哈密顿量，提供了一个正确的理论描述，适用于所有制度的旋转波近似的有效范围内。由于最大限度地减少与自由空间模式的耦合对于许多基于腔的应用至关重要，因此正确描述强光-物质相互作用对于开发和优化量子协议至关重要。
2023-01-19 quant-ph
Pushing Purcell-enhancement beyond its limits
耦合发射极-腔系统的Purcell增强发射是腔量子电动力学的一种基本表现。从理论上的描述，我们推导出一个计划，从发射器耦合到一个双折射腔，超过迄今预期的限制光子发射。基于最近的研究和实验调查的正交偏振模式在双折射腔的腔内耦合，我们现在去耦的发射器和光子之前，从腔模式的发射。有效地，这是“隐藏”发射器从腔中的光子，以抑制再激发，增加通过腔镜的整体发射。通过这样做，我们表明定制的腔双折射可以提供显着的优势，并且这些在当今技术的范围内实际上是可以实现的。结果表明，双折射效应可以在较强的发射极-腔耦合和有效的光子提取之间取得平衡。这允许在不损失性能的情况下构造更长的腔体--对于介质镜干扰限制发射器的任何捕获场的应用来说，这是一个显著的结果。然后，我们推广我们的模型，考虑各种等价方案。例如，示出了在耦合到λ系统中的腔的三能级发射器中失谐一对基态以提供相同的增强，并且其可以与双折射腔组合以进一步提高性能。此外，还发现当直接连接发射极的多个基态以形成耦合态链时，提取效率接近其基本上限。这项工作中提出的原则可以以多种方式应用于任何发射腔系统，为超越现有技术的传统限制铺平了道路。
2020-03-29 quant-ph
Anomalous Purcell decay of strongly driven inhomogeneous emitters coupled to a cavity
本研究针对耦合纳米腔的铒系综开展共振荧光寿命测量，发现零腔失谐高泵浦注量下Purcell因子反常三倍抑制的现象，并通过Tavis-Cummings模型捕捉到该衰变速率抑制的定性特征。
2024-03-07 quant-ph
Photonic CZ gates based on few-photon scattering from emitter-cavity systems
School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学数学与物理科学学院）
本文分析基于发射器-腔系统的光子CZ门性能，发现单双光子波包形状优化存在权衡，导致平均保真度限制在约60%。
2026-09-23 quant-ph
Cavity QED with molecular defects coupled to a photonic crystal cavity
本文提出一种混合方法，通过永久光谱调谐将多个相干分子发射体耦合到光子晶体腔中，实现集体量子态的受控形成，为可扩展的多体腔量子电动力学和化学设计的量子系统奠定基础。
2025-06-02 quant-ph
From Few to Many Emitters Cavity QED: Energy Levels and Emission Spectra From Weak to Deep-Strong Coupling
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Center for Quantum Science and Engineering, EPFL（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）
研究了从少数到多数发射体在不同耦合强度下的腔量子电动力学特性，揭示了发射峰随发射体数量变化的规律。
2025-06-23 quant-ph
Three-dimensional cavity-assisted spontaneous emission as a single-photon source: two cavity modes and Rabi resonance
在色散和吸收介质中的精确量子电动力学的框架内，我们研究了在高质量腔中，当有两个腔模与发射体共振相互作用时，初始处于上态的发射体的发射。特别地，当其中一个模式与发射极跃迁共振并且另一个模式被调谐到等于第一模式的拉比分裂的频率时，观察到拉比共振的效果。
2019-11-15 quant-ph
Polarisation oscillations in birefringent emitter-cavity systems
我们提出了谐振腔双折射的影响上的腔增强接口的量子态的光和物质，包括第一次观察到的单光子与时间相关的偏振态，在其相干时间内演变。介绍了一个理论模型，并通过真空受激拉曼绝热通过（V-STIRAP）过程中$^{87}$ Rb原子与高精细度光腔耦合发射的时间长度单光子的修正偏振进行了实验验证。进一步的理论研究表明，腔双折射的变化如何影响原子-腔耦合，并在发射的光子中产生截然不同的偏振行为。由于偏振是编码光的量子态的关键资源，而现代微米级腔特别容易发生双折射，因此考虑这些效应对于忠实地实现分布式量子网络和通信的高效和相干发射器-光子接口至关重要。
2019-03-26 quant-ph
Nonclassical light from few emitters in a cavity
本文研究了在强光-物质耦合条件下，腔体中少数发光体产生的光的特性。通过Glauber $g^{(2)}$ -函数，我们可以清楚地识别具有超泊松和亚泊松光子统计的参数区域。我们建立了一个和多个发射器的发射特性之间的关系，并解释其起源的光子修饰发射状态。如果发射器的数量增加，合作效应会导致在光-物质耦合减少的情况下产生非经典光。我们的结果得到了一个完整的输入输出形式主义和主方程有效，也在强轻物质耦合。我们比较了在哈密顿量中有和没有反向旋转光-物质相互作用项的情况下所获得的行为，发现非经典光的产生对这种修改是鲁棒的。最后，我们将我们的研究结果与量子光学主方程的预测进行了对比，发现它在预测具有不同光子统计的制度时完全失败。
2015-04-10 quant-ph
Optimising finite-time photon extraction from emitter-cavity systems
本文通过解析和数值方法研究发射体-腔系统中有限时间单光子提取的极限，发现优化波包可缩短光子持续时间，并为高效高重复率单光子源设计提供理论工具。
2024-06-13 quant-ph
Mode coupling and photon antibunching in a bimodal cavity containing a dipole-quantum-emitter
本文研究了模式耦合对双模态回音壁模腔（WGMC）中嵌入偶极量子发射极（DQE）的单光子器件的影响。散射体用于诱导逆时针和顺时针传播光场之间的模式耦合，其与DQE相互作用。与DQE和（单模或双模）腔场之间的相互作用模型相比，我们发现，即使对于弱DQE场耦合和大的DQE失相，当引入模式耦合时，也可以发生强光子反聚束。我们还发现，模式耦合可以使器件对腔模式和DQE之间的频率失配或DQE和双模腔中的每个模式之间的耦合强度失配具有鲁棒性。此外，我们发现，这些失配可以用来产生更好的反聚束在弱DQE场耦合制度。我们的研究表明，双模腔中的模式耦合对于实现良好的单光子器件是非常重要的。
2015-06-23 quant-ph
Different types of photon entanglement from a constantly driven quantum emitter inside a cavity
Bell态是最重要的最大纠缠光子态。在典型的四能级发射体中，比如半导体量子点，光子态只表现出一种贝尔态纠缠。通过向发射器系统添加外部驱动，也可以在不改变偏振基的情况下实现其他类型的Bell态纠缠。在本文中，我们展示了不同类型的纠缠发生的条件下，并给出了分析方程来解释这些发现。我们进一步确定了特殊的点，在那里的并发度，作为一个衡量纠缠度，下降到零，而双光子状态之间的相干性保持强劲。这项工作的结果铺平了道路，以实现在实际设备中的纠缠类型的受控操纵。
2020-08-24 quant-ph
Strong coupling of two quantum emitters to a single light mode: the dissipative Tavis-Cummings ladder
提出了一个腔中两个量子发射体与单个共振光模强耦合的判据。该判据考虑了腔光子的逃逸和发射体的自发发射，并将其模型化为二能级系统。利用该判据，构造了耗散的Tavis-Cummings态梯，结果表明，相对于Jaynes-Cummings（单发射体）情形，多一个发射体的引入增加了观测到$n^{\text{th}}$阶Rabi分裂的有效参数区域.
2012-07-16 quant-ph
Photon blockade with a four-level quantum emitter coupled to a photonic-crystal nanocavity
研究了含有单个四能级量子发射体的纳米腔中的光子阻塞现象。通过数值模拟腔内场的二阶自相关函数与现实的参数实现在一个国家的最先进的光子晶体nanocavity，我们表明，在强耦合制度所产生的光子封锁是显着优于实现与两个级别的发射器。我们介绍了一个直观的图片的光子封锁与四个级别的发射器，解释了两个级别和四个级别的发射器计划之间的性能差异，以及为什么-相比，包含一个两个级别的原子的腔-签名的光子封锁出现，应该是实验观察到的，即使在强耦合制度时，使用四个级别的发射器。最后，我们表明，在纳米腔中实现的发射器-腔耦合可以克服在现实的四能级发射器中光学跃迁的非理想间距，到目前为止，这种光子封锁方案的实验实现受到阻碍。
2012-12-10 quant-ph
Ensemble-induced strong light-matter coupling of a single quantum emitter
我们讨论了一种技术，强耦合一个单一的目标量子发射腔模式，这是通过附近的介观发射器系综的虚激发。后者的集体耦合的腔体和目标发射体诱导强光子非线性除了极化激元形成，在合奏强耦合的共同计划相反。我们表明，在一个单一的发射器的水平上的强耦合可以通过工程相干和耗散偶极相互作用的合奏，并提供现实的参数与SiV $^{-}$缺陷的金刚石中可能的实施。我们的方案可以找到应用，除其他外，在量子信息处理或在腔辅助量子化学领域。
2020-01-01 quant-ph
Cavity antiresonance spectroscopy of dipole coupled subradiant arrays
一个$N$密集偶极耦合量子发射器阵列显示出具有特征可剪裁空间辐射图案的超辐射和亚辐射。相对于近共振光学腔模式的空间分布优化它们的几何形状和距离允许将散射到腔模式和自由空间中的光之间的比率增加几个数量级。这导致了一个明显的非线性粒子数标度的相干光-物质相互作用的相对强度与衰变。特别是，对于亚辐射态的集体协同性增加得比典型的线性$\propto N$标度的独立发射器快得多。这种非凡的集体增强表现在通过透射光谱在腔输出端口处可检测到的尖锐集体发射体反共振的强度和相位分布中。
2019-03-07 quant-ph
Strongly coupling a cavity to inhomogeneous ensembles of emitters : potential for long lived solid-state quantum memories
我们从理论上研究了腔模与连续分布的辐射源的耦合。我们讨论了发射极非均匀加宽对极化激元峰的存在性和相干性的影响。我们发现，它们的连贯性取决于至关重要的分布的形状，而不仅仅是它的宽度。在一定条件下，与腔的耦合保护极化激元态不受非均匀加宽的影响，从而导致基于发射体系综的量子存储器的存储时间更长。当两个不同的发射体系综耦合到谐振器时，它们支持一种特殊的集体暗态，这对于量子信息的存储也非常有吸引力。
2011-09-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-dependent switching of the photon entanglement type using a driven quantum emitter-cavity system
四能级量子发射体中的级联衰变是产生偏振纠缠光子对的一种成熟机制，偏振纠缠光子对是量子技术中许多应用的基石。四个最突出的最大纠缠光子对态是贝尔态。在基于未驱动发射器的典型实验中，在给定的偏振基下只能观察到一种类型的贝尔态纠缠。在相同的基础上，其他类型的贝尔态纠缠可以通过外部激光连续驱动系统来产生。在这项工作中，我们提出了一个协议的时间相关的纠缠切换的四能级量子发射器-腔系统，可以通过改变外部驱动强度。通过在激光修饰态之间选择不同的双光子共振态，我们可以在同一基的不同类型的Bell态纠缠之间以及纠缠和非纠缠光子对之间进行主动切换。这一显著的特征表明了实现可用于许多创新应用的纠缠类型的受控的、依赖于时间的操纵的可能性。
2021-04-01 quant-ph
Photon Blockade in Two-Emitter-Cavity Systems
发射腔系统中的光子阻塞效应取决于缀饰能量本征态阶梯的非谐性。色心光子学的最新发展正在导致多发射器腔固态系统的实验演示，与传统研究的单发射器系统相比，该系统具有扩展的能级集合。我们专注于N = 2的非全同准原子强耦合到一个纳米腔在坏腔制度（与色心系统的参数范围内）的情况下，发现三个PB机制：极化激元，亚辐射和非常规。极化激元PB是单发射极腔系统中研究的常规机制，也发生在多发射极系统中的极化激元频率处。亚辐射光子束是一种新的干涉效应，它是由于发射体的非均匀加宽而产生的，它比极化激元光子束产生更纯净、更稳定的单光子发射。非常规PB在建模系统中对应于单光子和双光子相关统计的抑制和三光子相关统计的增强。使用有效的哈密顿方法，我们解开了这些现象的起源和时域演化。
2017-06-04 physics.optics quant-ph
Quantum gates utilizing dark and bright states in open dissipative cavity QED
本文提出基于单光子与开放耗散纳米腔中量子发射体系综相互作用的量子门形式体系，利用亮暗态动力学操控光子偏振态。
2024-03-15 quant-ph
Optimised multi-ion cavity coupling
腔量子电动力学（CQED）的最新技术进展为利用限制在单个光学腔中的多个量子发射器铺平了道路。在这样的系统中，至关重要的是控制单个发射器与腔模的量子力学耦合。在这方面，结合离子阱技术与CQED提供了一个特别有前途的方法，由于良好建立的运动控制被困离子。在这里，我们实验演示了高达五个捕获的离子在一个字符串耦合到一个高精细光学腔。通过以完全确定性的方式改变离子的轴向位置和间距，我们通过对腔发射的可见度测量，系统地测量了它们与腔模的耦合。与理论模型一致，结果表明，多个囚禁离子的几何构型可以被操纵，以获得最佳的腔耦合。我们的系统提供了一个新的地面探索CQED与多个量子发射器，使高度可控的集体光-物质相互作用。
2015-12-31 quant-ph
Perfect photon indistinguishability from a set of dissipative quantum emitters
基于半导体量子点（QD）平台的单光子源（SPS）由于存在强退相过程而被限制在低温（T）操作。尽管量子点在光学腔中的集成提供了其发射特性的增强，但在高T下保持高不可逆性（I）的技术要求超出了现有技术的水平。最近，新的理论方法通过实施双偶极耦合发射极系统显示出有希望的结果。在这里，我们已经开发了一个理论来估计我在一个双发射系统与强退相耦合到光子腔。我们已经得到了一个解析表达式，预测腔的限制取决于发射器之间的距离。此外，我们开发了一种替代的解释，我提供了一个更大数量的发射器的系统insigths。我们使用机器学习优化程序找到了五个发射器系统中最大I的最佳配置，该程序对林德布拉德方程进行建模，并提供每个发射器的最佳位置以最大化I。优化的配置提供了完美的I，同时放松腔的要求，以更实验可访问的值。
2022-05-16 quant-ph
Mesoscopic cavity quantum electrodynamics with phase-disordered emitters in a Kerr nonlinear resonator
本文利用碳化硅回音壁模式谐振器中的硅空位色心，通过光谱与空间无序及原位克尔非线性，在少发射体腔QED中实现涌现手性和四光子诱导的原子-光子关联，展示了固态缺陷系统研究量子电动力学基础物理的潜力。
2025-04-12 quant-ph
Surface Acoustic Wave Cavity Optomechanics with WSe$_2$ Single Photon Emitters
表面声波（SAW）是一种通用工具，用于与跨越微波到光学频率的各种固态量子系统（包括超导量子比特、自旋和量子发射器）进行相干接口。在这里，我们展示了SAW腔光学力学与量子发射器在二维材料，特别是单层WSe $_2$，在一个平面锂超导SAW谐振器驱动的超导电子。使用稳态光致发光光谱和时间分辨单光子计数，我们映射的时间动力学调制的二维发射器耦合到不同的SAW腔模式下，显示能级分裂与30 meV/%的变形势耦合一致。我们利用SAW的大的各向异性应变来调制纳秒时间尺度上的激子精细结构分裂，这可能会在二维材料的按需纠缠光子对生成中找到应用。具有SAW和2D量子发射器的腔光学力学为多功能集成平台中的紧凑型传感器和量子电光力学提供了机会，该平台结合了声子，光学和超导电子量子系统。
2022-11-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Regime of small number of photons in the cavity for a single-emitter laser
从理论上研究了单发射极激光器在腔内产生少量光子的最简单模型。从场算符不同矩的方程组出发，得到了平均光子数及其色散的解析表达式。利用主方程方法，推导出相位平均准概率Q的微分方程。在某些极限情况下，找到了该方程的精确解.
2021-08-19 physics.optics quant-ph
Cavity Modified Oscillating Bound States with a $Λ$-type giant emitter in a linear waveguide
研究三能级巨型原子与单模腔强耦合及波导中自发辐射，发现由连续谱中两个束缚态叠加产生的振荡束缚态，其辐射场呈现时空干涉与拍频特征，波长和周期由腔光子数控制。
2024-06-25 quant-ph
On the dissipative dynamics of entangled states in coupled-cavity quantum electrodynamics arrays
研究了两种光纤耦合光学环形腔与二能级量子辐射源相互作用系统中任意光子数N的N 00 N态的耗散动力学。一个架构由一个双向级联阵列的发射器腔系统，而在另一个架构中，我们考虑两个光纤耦合的RR每个耦合到多个偶极-偶极相互作用（DDI）的量子发射器（QE）。在本文中，我们的重点是研究如何我最初准备的多激发原子N 00 N态转移到RR，然后如何迅速衰减在这些开放腔量子电动力学（CQED）设置，而不同的发射极-腔耦合强度，发射极-腔失谐，和背散射腔模式。我们提出了一个一般的理论形式主义有效的任何任意数量的QE，RR，和N数在N 00 N状态的两个计划。作为例子，我们讨论了单激发和双激发N 00 N状态的情况下，并报告我们的研究结果在这两个计划的比较。作为主要结果之一，我们得出结论，阵列方案倾向于存储N 00 N更长的时间，而DDI方案支持更高的保真度值。本研究的结果可能会在量子精密测量和量子光刻中设计新的基于多方纠缠的协议中找到应用。
2021-12-14 quant-ph
Cavity-Enhanced 2D Material Quantum Emitters Deterministically Integrated with Silicon Nitride Microresonators
二维材料中的光学活性缺陷，如六方氮化硼（hBN）和过渡金属二硫属化物（TMD），是一类有吸引力的单光子发射器，具有高亮度、室温操作、发射器阵列的特定位置工程以及外部应变和电场的可调谐性。在这项工作中，我们展示了一种新的方法来精确地对齐和嵌入hBN和TMD内的背景无氮化硅微谐振器。通过Purcell效应，高纯度hBN发射器在室温下表现出高达$46\%$的腔增强光谱耦合效率，这超过了无腔波导-发射器耦合的理论极限和先前的演示近一个数量级。这些器件采用CMOS兼容工艺制造，并且没有表现出2D材料光学特性的退化，对热退火的鲁棒性以及单模波导内量子发射器的100 nm定位精度，为具有按需单光子源的可扩展量子光子芯片开辟了道路。
2022-06-29 physics.optics quant-ph
Effect of Emitters on Quantum State Transfer in Coupled Cavity Arrays
在过去的十年中，量子自旋链中完美态转移的条件已经被发现，并且它们的实验实现已经解决。在本文中，我们考虑这样的研究扩展到量子态转移在耦合腔阵列中，包括在腔中的原子的影响，可以吸收和发射光子，因为他们传播下来的阵列。我们的模型是相当于以前检查的自旋链中的一个激发部门，在没有发射器。我们介绍了一种Monte Carlo方法的逆本征值问题，它允许确定的腔间和腔-发射极耦合导致接近完美的量子态传输保真度，并检查时间相关的极化激元波函数通过精确对角化的Tavis-Cummings-Hubbard哈密顿量。不均匀的发射器位置的影响也进行了评估。
2022-01-08 cond-mat.other quant-ph
Vacuum Rabi spectra of a single quantum emitter
通过测量单个量子发射体向自由空间的直接自发发射，观测到了真空拉比分裂。我们在光子晶体纳米腔中使用了半导体量子点，结合适当的腔设计和偏振器和孔径的过滤，使得能够提取固有的微弱发射器的信号。发射体的真空拉比光谱与通过探测腔光子泄漏测得的光谱有明显的差别。此外，我们还观察到了由发射极和腔检测通道之间的干涉引起的不对称真空拉比谱。我们的观察奠定了基础，访问各种腔量子电动力学现象，表现出自己只在发射器的直接自发发射。
2015-03-06 physics.optics quant-ph
Unconventional saturation effects at intermediate drive in a lossy cavity coupled to few emitters
本文在Tavis-Cummings模型中提出并表征了一种利用大腔体耗散率、在中等驱动强度下由相消干涉产生的非常规非线性饱和效应，给出临界驱动强度解析式，并展示其在量子态工程和腔-发射体系统表征中的应用潜力。
2023-02-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Few emitters in a cavity: From cooperative emission to individualization
我们研究了电磁谐振器耦合到介观数量的两能级发射器，由弱外部驱动非相干泵浦的场的时间相关性。我们解决了主方程的系统发射器的数量增加，并作为腔品质因数的函数，我们确定了三个主要制度，其特征在于良好区分的统计特性的辐射。对于小的腔衰减率，发射事件是不相关的，并且发射场中的光子数变得大于1，类似于腔内激光场的建立。在中等衰减率（相比于发射器-腔耦合）和少数发射器，所发射的辐射的统计是聚束的，并惊人地依赖于发射器的数量的奇偶性。后者的属性是有关的协同性的发射器介导的耦合腔模式，并讨论了其与稳态亚辐射的连接。最后，在坏腔制度的典型情况下，从一个单独的发射器的集合发射恢复。我们还分析了如何合作的行为演变作为一个功能的纯移相，这允许恢复的情况下，一个经典的源的一个独立的发射器的合奏，类似于一个非常泄漏的腔。谐振腔的Q开关的最新技术，与最近的调谐单个发射器进入和退出谐振的能力相结合，表明该系统是不同量子态的多功能光源。
2011-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Efficient Two Photon Generation from an Emitter in a Cavity
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
提出利用双共振腔中的发射体产生双光子，通过Lindblad主方程和近似解析解，在实验可行参数下实现约35%的效率，远高于参量下转换方法。
2026-06-07 quant-ph
DC field induced enhancement and inhibition of spontaneous emission in a cavity
我们演示了如何自发发射在一个腔体中可以控制的应用程序的直流场。该方法特别适用于里德伯原子。我们提出了一个简单的论点控制排放。
2004-06-28 quant-ph
Cavity-funneled generation of indistinguishable single photons from strongly dissipative quantum emitters
本文从理论上研究了置于光腔中的强耗散量子系统中不可分辨单光子的产生。计算了腔体发射光子的不可逆性程度与发射极-腔体耦合强度和腔体线宽的函数关系。对于一个受强纯退相的量子发射体，我们的计算表明，一个非常规的制度，高不稳定性，可以达到中等发射极腔耦合强度和高品质因数腔。在这种状态下，耗散量子系统的宽光谱被汇集到腔的窄线形中。相关的效率被发现大大超过光谱滤波效果。我们的研究结果开辟了在室温下工作的芯片上可扩展的不可分割的光子发射器件的道路。
2015-02-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-Markovian collective emission from macroscopically separated emitters
我们研究了两个两级发射器耦合到一维波导的制度，他们的分离是可比的自发发射光子的相干长度的系统的集体辐射衰减。在由发射器形成的空腔状几何形状中传播的电磁场对系统施加延迟反作用，导致强烈的非马尔可夫动力学。由于自洽的相干延时反馈，发射体的集体自发发射率表现出超出通常的Dicke超辐射和亚辐射的增强或抑制。
2020-02-02 quant-ph
Swing-up dynamics in quantum emitter cavity systems
本研究将SUPER方案扩展到腔中量子点，通过抑制激发周期内光子发射消除再激发，实现高纯度单光子与高纠缠双光子对。
2023-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
High-order exceptional point in a nanofiber cavity quantum electrodynamics system
提出了一种全光纤发射腔量子电动力学（QED）系统，该系统由两个二能级发射器和一个单模腔组成。我们的方案使得基于发射极和谐振腔之间的耦合来观察高阶例外点成为可能。该腔的有效增益可以通过两个相同的激光场弱驱动到双腔来获得，在实验中实现相干完全吸收（CPA）。在实验可行的参数下，该系统的哈密顿量满足伪厄米性条件，即其本征值可以由一个实数和一对复共轭构成，也可以全为实数。通过调节两个发射极-腔耦合强度的比值和发射极的衰减速率的比值，我们可以发现发射极-腔系统中不具有宇称时间对称性的三阶例外点（EP 3）和二阶例外点（EP 2）。这些结果也可以通过总的输出光谱和透射光谱来证明。当耦合强度大于EP 3点的临界耦合强度时，对称模产生。我们的建议将提供一个新的方法来实现高阶例外点。
2022-01-11 physics.optics quant-ph
Phase controlled single-photon nonreciprocal transmission in a one-dimensional waveguide
研究了同时耦合到二能级辐射源和单模腔的一维波导中的可控单光子散射。发射器和腔也相互耦合，并形成一个三能级系统内的零和单激发子空间的循环跃迁。因此，发射极-腔耦合强度的相位是一个敏感的控制参数。当发射极和腔位于波导的同一点时，我们证明了入射光子的拉比分裂和准暗态诱导的完全透射。更有趣的是，当它们位于波导的不同点时，可以实现可控的非互易传输，并且非互易性对系统与环境之间的弱耦合具有鲁棒性。此外，我们证明了我们的理论模型是实验可行的，目前可用的技术。
2019-10-18 quant-ph
Controlled-Phase Gate by Dynamic Coupling of Photons to a Two-Level Emitter
我们提出了一种在双轨编码光子量子比特上实现高保真确定性量子逻辑门的架构，该架构通过使光子与光学腔中的两级发射器（TLE）相互作用来实现。由于量子控制过程，定义量子位的光子波包在相互作用之后被保留，该量子控制过程主动地从腔加载和卸载光子并且动态地改变它们与TLE的有效耦合。控制依赖于腔模式之间的非线性波混合增强的强外部调制的电磁场或AC斯塔克位移的TLE过渡能量。我们数值研究的损失和失相的TLE以及控制场的失调方面的缺陷的影响。我们的研究结果表明，GaAs薄膜中的III-V族量子点是一个有前途的平台，用于光子量子信息处理。
2022-09-08 quant-ph
Non-Markovian spontaneous emission dynamics of a quantum emitter near a MoS$_2$ nanodisk
我们介绍了一种由二维材料制成的光子纳米结构，它可以导致附近量子发射体的自发发射的非马尔可夫动力学。具体来说，我们调查的自发发射动力学的两个级别的量子发射体与皮秒自由空间衰减时间，建模J-聚集体，接近一个MoS $_2$纳米盘。当量子发射器的频率与纳米盘产生的激子-极化激元共振的频率相匹配时，量子发射器中的可逆粒子数动力学得到。当这种孤立的共振存在时，衰减拉比振荡可能发生。激子-极化激元共振的重叠也强烈地影响在纳米盘近距离处的衰减动力学，从而引起复杂的衰减布居振荡。在非常近的距离的发射极的纳米盘的超强耦合制度出现，在一个非常快速的振荡部分衰减的初始人口，发射极的剩余人口保持恒定的时间很长，人口捕获发生。纳米盘的尺寸和材料质量对上述结果的影响较小。
2019-04-19 physics.optics quant-ph
Cavity enhanced rephased amplified spontaneous emission
放大的自发发射通常被看作是一种非相干噪声过程。最近的理论和实验工作表明，利用相位调整的光脉冲，相位调整的放大自发发射（RASE）是一个潜在的宽带时延纠缠源。由于回波效率低，普通RASE协议在理论上不能实现完美的纠缠。迄今为止所做的实验表明，最好的纠缠量非常小。在这里，我们表明，重定相放大的自发发射，在原则上，可以产生完美的多模时间延迟双模压缩时，有源介质被放置在调Q腔。
2014-05-20 quant-ph
Spontaneous emission spectrum of a two-level atom in a very high Q cavity
在本文中，我们考虑一个初始激发的两能级系统耦合到一个单模腔，并计算的精确表达式的光谱自发发射的每个系统在一般情况下，它们具有任意的线宽和频率。我们的方法是基于这样一个事实，即这个问题有一个很容易解决的经典对应，它提供了一个明确的解释证明的现象。我们发现，如果腔的线宽远小于原子的线宽，光子发射的腔频率，即使原子和腔强烈失谐。我们还研究了原子在频率可调的经典场驱动下的自发发射谱和荧光谱之间的联系。
2008-05-20 quant-ph
Cooperativity of a few quantum emitters in a single-mode cavity
从理论上研究了单模腔与介观多个非相干泵浦量子辐射源耦合的辐射特性。我们提出了一个操作措施的介质合作，有效的坏腔和好腔制度。我们发现，相反的制度的亚辐射和超辐射对应的负和正的协同性，分别。激光制度的特点是由非负的协同性。在坏腔制度，我们表明，合作定义的过渡从亚辐射到超辐射。在良好的腔状态下，它有助于定义激光阈值，还提供指示激光状态的可区分的签名。提高腔模的质量会引起从单独的超辐射到激光区的交叉。此外，我们还验证了激光在很大范围内表现为正合作行为，表明受激发射和超辐射可以共存。的鲁棒性的协同性进行了研究，相对于实验的缺陷，如非均匀加宽和纯移相。
2013-10-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Correlated spontaneous emission of fluorescent emitters mediated by single plasmons
操纵荧光发射体的自发发射可以通过将发射体放置在纳米结构环境中来实现。特权点被等离子体结构占据，等离子体结构提供电磁场的强约束，这导致发射体-环境相互作用的增强。虽然等离子体纳米结构已被广泛利用来控制单光子发射器的发射特性，但执行量子发射器与等离子体之间的耦合构成了巨大的挑战。在这封信中，我们报告了实现这一目标的第一个关键步骤，通过观察单个CdSe/CdS/ZnS量子点表现出单光子统计和荧光纳米珠之间的相关发射位于微米分开。这通过将两个发射器耦合到银纳米线来实现。单等离子体激元在后者上从量子点产生，并转移能量以依次激发荧光纳米珠。
2016-09-30 physics.optics quant-ph
Control of spontaneous emission of a single quantum emitter through a time-modulated photonic-band-gap environment
本文研究了二能级量子发射体（如原子或量子点）在具有光子带隙的含时调制环境中的自发发射。这种环境的一个例子是动态光子晶体或具有带隙的任何其他环境，其性质在有效质量近似下随时间调制。在介绍了我们的动态光子晶体模型后，我们表明，它允许新的可能性来控制和定制所发射的辐射的物理特性，特别是它的频谱。在弱耦合限制和绝热的情况下，我们得到的发射光谱，我们显示的外观的两个横向峰由于调制环境的存在下，从中心峰分离的调制频率。我们发现两个侧峰的高度是不对称的，它们的高度比可以用来研究环境的态密度。我们的研究结果表明，一个动态的环境可以给进一步的可能性，修改的自发发射功能，如其光谱和发射率，相对于一个静态的。我们得到的现象的可观测性进行了讨论，以及剪裁和工程辐射过程的相关性。
2017-08-07 quant-ph
