Exact Markovian and non-Markovian time dynamics in waveguide QED: collective interactions, bound states in continuum, superradiance and subradiance
我们开发了一个形式主义的精确时间动力学波导量子电动力学（QED）使用的实空间方法建模。形式主义不假设任何特定配置的发射器，并允许马尔可夫动力学的研究完全解析和非马尔可夫动力学半解析与一个简单的数值积分步骤。我们利用该方法研究了连续介质中的亚辐射、超辐射和束缚态。我们讨论了新的现象，如细分的集体衰变率到对称和反对称的子集和非马尔可夫超辐射效应，可以导致集体衰变强于迪克超辐射。我们还讨论了可能的应用，如脉冲整形和相干吸收。因此，我们拓宽了稳态光子输运以外的实空间方法的适用范围。
2019-12-03 quant-ph
Non-Markovian Dynamics of a Qubit Due to Single-Photon Scattering in a Waveguide
研究了单光子在无限或半无限波导中散射引起的量子比特的开放动力学。通过对含时多光子散射问题的精确解，我们得到了量子比特的动力学映射。开放量子系统理论的工具使我们能够讨论这个映射的一般特征，找到相应的非林布拉德主方程，并以严格的方式评估其非马尔可夫性质。量子比特动力学具有独特的特征，特别是在发射过程中不会发生。非马尔可夫性的两个基本来源是：光子波包的有限宽度和量子比特与半无限波导端部之间的传播时延。
2018-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Strongly-coupled non-Markovian waveguide QED with input-output HEOM
RIKEN Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心）；Department of Physics, National Cheng Kung University（国立成功大学物理系）；Center for Quantum Frontiers of Research and Technology (QFort)（量子前沿研究与技术中心）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）；Physics Department, University of Michigan（密歇根大学物理系）
本文研究了在非标准微扰和马尔可夫近似之外，单量子比特与一维波导的建模问题，采用输入输出层次方程（io-HEOM）方法，探讨了不同谱密度的波导示例，展示了io-HEOM方法能够准确捕捉波导量子电动力学中非马尔可夫性的两种来源：非局域耦合和非线性色散。
2026-05-20 quant-ph
Diagrammatic approach for analytical non-Markovian time-evolution: Fermi's two atom problem and causality in waveguide quantum electrodynamics
量子系统的非马尔可夫时间演化是一个具有挑战性的问题，通常通过采用数值方法或简化假设来缓解。在这项工作中，我们解决这个问题，在波导QED通过开发一个图形的方法，它执行完全解析的非马尔可夫时间演化的单光子状态。通过重新讨论费米双原子问题，我们解决了单光子波导QED中行波近似是否违反因果关系的问题。然后，我们引入并证明了将散射参数极点与因果原理联系起来的\emph{no upper half-plane poles (no-UHP) theorem}。最后，我们可视化的时间延迟的相干量子反馈介导的字段，讨论的马尔可夫极限微观分离的量子比特发生短距离的因果关系的破坏和集体衰变率的出现在这个限制。我们的图解方法是第一个方法来执行精确的和解析的非马尔可夫时间演化的多发射系统在波导QED。
2020-07-15 quant-ph
Pronounced non-Markovian features in multiply-excited, multiple-emitter waveguide-QED: Retardation-induced anomalous population trappin
由于真空场振幅的弱频率依赖性，马尔可夫近似被广泛应用于量子光学领域，因此非马尔可夫效应通常被认为在光学电子-光子相互作用中起次要作用。在这里，我们给出了一个例子，其中非马尔可夫性改变了量子光学系统的定性行为，使得马尔可夫近似在定量和定性上都不充分。也就是说，我们研究了一个多发射，多激发波导量子电动力学（波导QED）系统，并包括传播时间延迟。特别是，我们证明了异常的人口陷阱作为一个结果的延迟在波导和三个初始激发发射器之间的激发交换。允许在发射极波导耦合的本地阶段，这种人口陷阱不能使用马尔可夫治疗恢复，证明了非马尔可夫动力学的过程中的重要作用。此外，这种时间延迟的激发交换允许新的稳态，其中一个发射体完全衰减到其基态，而其他两个保持部分激发。
2020-02-04 physics.atom-ph quant-ph
QwaveMPS: An efficient open-source Python package for simulating non-Markovian waveguide-QED using matrix product states
Queen’s University（女王大学）
QwaveMPS通过矩阵积状态实现高效模拟非马尔可夫波导-量子电子学系统，降低计算成本，便于研究复杂动态相互作用。
2026-10-27 quant-ph
Entanglement of two qubits mediated by one-dimensional plasmonic waveguides
我们研究了由一维波导支撑的等离子体介导的量子比特-量子比特纠缠。我们研究了在连续泵浦下，从非纠缠态自发形成纠缠态和驱动稳态纠缠态的情况。在这两种情况下，我们表明，通过使用目前可用的等离子体波导，对于大于工作波长的量子比特-量子比特距离，可以实现大的并发值。
2011-01-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
WaveguideQED.jl: An Efficient Framework for Simulating Non-Markovian Waveguide Quantum Electrodynamics
本文提出WaveguideQED.jl框架，基于碰撞量子光学模拟波导量子电动力学，支持单双光子散射及非马尔可夫反馈动力学，为研究者提供高效易用的数值工具。
2025-04-11 quant-ph
Optimal two-photon excitation of bound states in non-Markovian waveguide QED
束缚态出现在波导QED系统中，发射极和光子模之间的耦合具有很强的频率依赖性。虽然用单光子波包激发这样的束缚态是不可能的，但由发射体介导的光子-光子相互作用可以用来用双光子态激发它们。在这封信中，我们使用散射理论提供上限的激发概率为一般的非马尔可夫波导QED系统，并表明，这一限制可以达到一个双光子波包与消失的不确定性的总光子能量。此外，我们还分析了具有多个束缚态的多发射极波导QED系统，并提供了一个系统的双光子波包的结构，可以激发这些束缚态的给定叠加。作为具体的例子，我们研究了具有单发射体和多发射体以及时滞反馈的波导QED系统中的束缚态俘获。
2020-09-18 quant-ph
Waveguide QED: Power Spectra and Correlations of Two Photons Scattered Off Multiple Distant Qubits and a Mirror
我们研究了两能级系统（2LS）在不同的点耦合到一维波导，其中一端是开放的，另一端是开放的（无限波导）或关闭的镜子（半无限）。在注入两个光子（对应于弱相干驱动）时，共振荧光和光子相关性由有效量子比特跃迁频率和衰减速率形成，其基本上由干涉效应修改。与无限波导中的公知结果相反，由耦合到半无限波导的单个2LS反射的光子最初聚束，该结果可以简单地由受激发射解释。随着2LS的数量增加（这里考虑到10个），相关性中的快速振荡会持续很长时间。例如，当入射光子稍微失谐时，无限波导中的透射光子高度反聚束。另一方面，在共振驱动时，非相干反射光子主要分布在光子带隙和几个尖锐的侧峰内。这些特征可以通过考虑马尔可夫体系中单粒子格林函数的极点与时滞相结合来解释。我们的计算不限于马尔可夫制度，我们得到了几个完全非马尔可夫的结果。我们发现，一个单一的2LS在半无限波导不能通过将其放置在节点的光子场去耦，在最近的结果在马尔可夫制度。我们的结果说明了当几个量子比特强耦合到总线（波导）时，可能会发生在量子信息处理中的复杂性。
2015-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Supercorrelated decay in a quasiperiodic nonlinear waveguide: From Markovian to non-Markovian transitions
Institute of Theoretical Physics, School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院理论物理研究所）
研究准周期非线性波导中双光子能隙，揭示马尔可夫与非马尔可夫动力学转变机制，提出超导电路实验方案。
2025-12-18 quant-ph
Non-markovian reservoir profile effects on dynamics of light within a single waveguide
Universidade Federal de Alagoas（阿拉戈阿斯联邦大学）
本研究探讨了不同储层记忆特征对单波导中光动力学的影响，通过比较三种记忆核模型，揭示了非马尔可夫效应的增强与抑制机制。
2026-01-07 physics.optics quant-ph
Cavitylike strong coupling in macroscopic waveguide QED using three coupled qubits in the deep non-Markovian regime
我们引入了一个三量子比特波导QED系统来模拟最近实验中实现的探测量子比特嵌入类原子镜的腔-QED强耦合机制。然后，我们将这个系统扩展到深非马尔可夫制度，并展示了深远的作用，延迟上的着装共振，允许显着提高极化激元寿命（由许多数量级），调谐的共振，以及实现Fano的共振和同时耦合到多个腔模式。精确的格林函数解决方案的光谱共振，和量子动力学模拟使用矩阵乘积状态，在那里我们展示了额外的控制腔QED系统使用手性探针量子比特。
2021-06-30 quant-ph
Non-Markovianity induced by a single-photon packet in a one-dimensional waveguide
量子动力学中的非马尔可夫性（NM）概念仍然是一个公开的争论。了解如何在特定模型中生成和测量NM可能有助于这一探索。在量子光学中，耦合到单个原子的工程电磁环境可以诱导NM。结构化电磁环境中最常见的场景是由一对反射镜组成的光学腔。在这里，我们展示了如何产生和测量NM耦合到一个一维波导的两个级别的系统，不需要反射镜。非马尔可夫行为的起源在于场的初始状态，作为单光子包准备。我们分析如何NM取决于两个实验可控参数，即，包的线宽和它的中心频率。我们与NM的存在下，一个$π$ -输入和发射场之间的相移。我们还展示了如何波导的两个输出通道提供不同的签名NM，都实验访问。
2015-05-20 quant-ph
Suppression of Local Decay in non-Markovian Waveguide QED
针对亚辐射态仍受局域环境影响的问题，提出构建非马尔可夫波导QED系统，利用延迟相互作用实现极低衰变率，还发现自干涉可自发产生类似效应且能通过合作耦合增强，为长寿命量子器件研发提供新思路。
2024-07-09 quant-ph
Non-Markovian delay-assisted sensing with waveguide-coupled quantum emitters
Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀雅特光学学院）；Quantum, Photonics, and Computing Group, RTX BBN Technologies（RTX BBN科技公司量子、光子和计算组）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Maryland（马里兰大学电气与计算机工程系）；Department of Physics, The University of Arizona（亚利桑那大学物理系）
研究揭示波导耦合量子发射体在长距离分离和外部场作用下，非马尔可夫延迟反馈可增强量子 Fisher 信息用于检测场梯度，通过形成原子-光子准束缚态延长场与发射体的相互作用时间，提升分布式量子传感能力。
2026-05-06 quant-ph
Non-Markovian steady states of a driven two-level system
我们证明了一个非马尔可夫环境中的开放量子系统可以达到它在马尔可夫环境中不能达到的稳态。由于这些稳态对于非马尔可夫状态是唯一的，它们可以提供一种检测非马尔可夫性的简单方法，因为不需要关于系统瞬态动力学的信息。特别地，我们研究了半无限波导中的受驱动二能级系统（TLS）。一旦波导被追踪出来，TLS就会看到一个具有不同记忆时间的环境。记忆时间作为一个时间延迟进入方程，它可以变化以比较马尔可夫环境和非马尔可夫环境。我们发现，一些非马尔可夫态的奇异行为，如人口反转和稳态相干超过$1/\sqrt{8}$，这两个都是不可能的驱动TLS在马尔可夫制度，其中的时间延迟被忽略。此外，我们展示了如何量子干涉的相干性是受时间延迟的驱动系统中提取有效的Purcell修改的TLS在镜子前的衰减率。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Modelling quantum light-matter interactions in waveguide-QED with retardation and a time-delayed feedback: matrix product states versus a space-discretized waveguide model
我们提出了两种不同的方法来模拟波导QED系统中的非马尔可夫量子光-物质相互作用，使用矩阵乘积态（MPS）和空间离散波导（SDW）模型。在描述了这两种方法的一般理论和实现之后，我们直接在波导QED中感兴趣的三个热点问题上比较和对比这些方法，包括（i）耦合到无限（一维）波导的两能级系统（TLS），（ii）耦合到具有时延相干反馈的终端波导的TLS，以及（iii）耦合在无限波导内的两个空间分离的TLS。这两种方法被证明是有效的建模多光子非线性动力学在高度非马尔可夫制度，我们强调这些方法的优点和缺点建模波导QED相互作用，包括其在Python中的实现，计算运行时间，以及易于概念理解。我们探讨真空动力学以及制度的强光泵浦，弱激发近似不能应用。MPS方法在建模多光子动力学和长延迟时间时具有更好的扩展性，并且明确包括非马尔可夫记忆效应。相比之下，SDW模型通过空间离散化来考虑非马尔可夫效应，并求解马尔可夫运动方程，但严格包括延迟的影响。SDW模型基于量子光学中最近的碰撞图像的扩展，通过量子轨道技术解决，并且可以更容易地添加额外的耗散过程，包括芯片外衰减和TLS纯退相。这些过程的影响直接显示在反馈诱导的人口陷阱和TLS纠缠空间分离的TLS之间。
2020-11-24 quant-ph
Non-Markovian dynamics with a giant atom coupled to a semi-infinite photonic waveguide
本研究探究耦合到带完美反射镜的半无限波导的二能级巨型原子的非马尔可夫动力学，发现三类束缚态并揭示其成因，还考虑了耗散与退相影响，推广至多巨型原子系统并推导延迟微分方程。
2024-04-11 quant-ph
Non-Markovian exceptional points in waveguide quantum electrodynamics
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；IFISC (UIB-CSIC), Instituto de Fisica Interdisciplinar y Sistemas Complejos（跨学科物理与复杂系统研究所）
研究非马尔可夫动态中异常点的出现，揭示其在波导量子电动力学系统中的实验可行性。
2026-04-07 physics.optics quant-ph
Quantum chaos driven by long-range waveguide-mediated interactions
从理论上研究了波导中光子对与有限周期二能级原子相互作用系统的量子态。我们的计算揭示了在实空间中具有高度不规则波函数的双极化激元本征态。这表明Bethe不稳定性崩溃和量子混沌的开始，与盒子中两个相互作用的玻色子的传统可积问题形成鲜明对比。我们确定了远程波导介导的原子之间的耦合作为混沌和不可积性的关键成分。我们的研究结果提供了新的见解，在多体量子系统的秩序，混沌和本地化之间的相互作用，并可以在最先进的波导量子电动力学的设置进行测试。
2020-11-24 cond-mat.mes-hall nlin.CD physics.optics
Collapse and Revival of an Artificial Atom Coupled to a Structured Photonic Reservoir
结构化电磁库可以导致量子发射器的新动力学。特别是，水库可以被定制为具有与发射器的过去相互作用的记忆，与典型的开放系统的无记忆马尔可夫动力学相反。本文研究了超导量子比特与超导慢光波导库强耦合的非马尔可夫动力学。将量子比特调谐到该波导的通带的光谱附近，我们发现非指数能量弛豫以及量子比特发射率的实质性变化。此外，在将反射边界添加到波导的一端时，我们观察到量子位群体在比量子位发射速率的倒数长30倍的时间尺度上的复兴，对应于发射光子的往返旅行时间。通过调节量子位波导相互作用强度，我们探测了马尔可夫和非马尔可夫量子位发射动力学之间的交叉。这些属性允许未来的研究耦合到结构化水库的多量子比特电路，除了构成必要的资源，用于产生多光子高度纠缠态。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Giant-atom entanglement in waveguide-QED systems including non-Markovian effect
该研究针对耦合到同一维波导的两个巨原子，推导三种耦合构型下的含时滞量子主方程，分析其马尔可夫与非马尔可夫纠缠动力学，揭示相移、时滞等因素对纠缠的调控规律，为量子网络中的纠缠操控提供理论支撑。
2023-06-09 quant-ph
Controlled-Z gates with giant atoms in structured waveguides
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
本文研究了在结构波导中利用巨原子实现受控Z门的方法，通过引入第三耦合点抑制非马尔可夫效应，实现高达97.7%保真度的CZ门，扩展了巨原子在结构波导中的门集。
2026-03-27 quant-ph
On the non-Markovian quantum stochastic network dynamics
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；The Hong Kong Polytechnic University Shenzhen Research Institute（香港理工大学深圳研究院）
本文研究了通过波导介导的原子网络中的量子噪声视角下的非马尔可夫量子动力学，提出利用量子噪声通道的不同时间延迟建模非马尔可夫量子网络，并通过量子随机微分方程描述其动力学。
2026-04-13 quant-ph
Flat band mediated photon-photon interactions in 2D waveguide QED networks
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Padua Quantum Technologies Research Center, Universitá degli Studi di Padova（帕多瓦大学帕多瓦量子技术中心）
该研究通过二维波导量子电动力学网络中的平板带介导光-光相互作用，揭示了发射体集体行为与有效光-光相互作用在高度关联光子态研究中的作用。
2026-01-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-Markovian disentanglement dynamics in double-giant-atom waveguide-QED systems
研究了耦合到一维波导中的两个巨原子的解纠缠动力学。在考虑光子传输时间的情况下，研究了两个巨原子解纠缠过程中的非马尔可夫延迟效应。通过求解概率振幅的时滞运动方程，得到了单激发空间中两个初始处于最大纠缠态的巨原子纠缠度的演化.结果表明，延迟引起的非马尔可夫性导致纠缠的非指数衰减和恢复。具体地，我们考虑了分离，编织，嵌套耦合配置，并发现在这些配置的解纠缠动力学表现出不同的功能。我们证明了在一定条件下，这三种耦合结构的稳态纠缠依赖于时间延迟。我们还研究了失谐量效应和初态相位效应对两个巨原子解纠缠的影响。此外，我们还研究了两个巨原子初始处于零激发和双激发叠加态时的退纠缠动力学。这一工作为在巨原子间产生稳态纠缠铺平了道路，在基于巨原子波导QED系统的大规模量子网络的构建中具有潜在的应用价值。
2022-12-08 quant-ph
Non-Markovian dynamics with $Λ$-type atomic systems in a single end photonic waveguide
本研究探究单端完美反射镜半无限波导中Λ型原子的非马尔可夫动力学，推导解析解揭示原子-光子束缚态形成机制，验证单通道阻断可实现单频光子发射，并扩展至双原子退纠缠研究，为多能级原子自发辐射干涉研究提供新见解。
2025-03-19 quant-ph
Emergence of non-Markovianity in the emission process of an atom in a half-cavity
研究了耦合到半无限波导中的二能级原子在辐射过程中的早期量子非马尔可夫性，其中波导终端表现为理想反射镜。具体地说，我们限制的时间小于两倍的时间延迟t_d，其中t_d是沿原子镜的路径往返的持续时间的过程的分析，我们显示了一个阈值的出现在参数空间中分离的马尔可夫和非马尔可夫区域。
2014-09-04 quant-ph
Non-Markovian dynamics with a driven three-level giant atom in a semi-infinite photonic waveguide
研究驱动三能级巨原子在半无限光子波导中的非马尔可夫动力学，发现两种束缚态并探讨其物理机制。
2025-05-15 physics.optics quant-ph
Single-photon scattering in a giant-molecule waveguide-QED system
研究了由两个耦合巨原子组成的人造巨分子与一维波导耦合时的相干单光子散射。由于每个巨原子通过两个耦合点耦合到波导，分子与波导的耦合有三种不同的耦合构型：分离耦合、编织耦合和嵌套耦合。利用实空间方法得到了单光子透射和反射振幅的精确表达式。结果表明，散射谱的行为取决于两个相邻耦合点之间的相移、耦合组态以及两个巨原子之间的耦合。具体地，我们研究了在马尔可夫和非马尔可夫机制下的光子散射，其中光子在两个相邻耦合点之间的传播时间分别被忽略和考虑。在马尔可夫极限下，通过选择适当的相移，可以得到巨分子波导-QED系统中不同耦合组态下的非对称Fano线型，并且可以通过这三种耦合组态下两个巨原子之间的耦合强度来调节传输窗口.特别是，在这些配置中的多个反射峰和谷恢复在非马尔可夫制度。本文的工作为基于巨分子波导-QED系统的可控单光子器件的研究奠定了基础。
2022-07-31 quant-ph
Waveguide-mediated interaction of artificial atoms in the strong coupling regime
波导量子电动力学研究一维辐射通道中量子发射体的光子介导相互作用。虽然以前在各种物理系统中已经观察到了这种相互作用的签名，但相干合作动力学的观察已经被原子进入波导的辐射衰减所掩盖。采用transmon量子比特作为人工原子耦合到微波共面波导，在这里，我们观察到一个开放系统中的动态振荡，其中指定的探针量子比特与量子比特阵列的纠缠暗态相互作用，有效地捕获辐射作为原子腔。量子位腔系统被示出，以实现一个大的协同$\mathcal{C}=172$由于集体增强的光子介导的相互作用，进入强耦合制度。通过单激发态下的非线性响应研究了暗态腔的量子相干性。通过实际的改进，该系统适合于研究大（$N>10$）量子自旋链的多体动力学，根据需要合成高度非经典的辐射场，并对无退相干子空间内编码的信息实现高保真度的通用量子逻辑运算。
2018-09-25 quant-ph
Superradiant decay in non-Markovian Waveguide Quantum Electrodynamics
Università di Bari（巴里大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) - Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所 - 巴里分部）；Università di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) - Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所 - 帕多瓦分部）；Padua Quantum Technologies Research Center, Università di Padova（帕多瓦大学帕多瓦量子技术中心）；Université de Lorraine（洛林大学）
本研究通过张量网络方法揭示了非马尔可夫动态下波导量子电动力学中超辐射衰减的结构化光子序列及纠缠生成机制。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.comp-ph
Long-time Bell states of waveguide-mediated qubits via continuous measurement
远距离物体贝尔态的产生对于构建量子网络具有重要意义。先前的研究已经表明，通过利用对系统环境的时间连续测量，可以在远程量子比特之间产生瞬态或间歇性贝尔态，例如，光子计数或零差检测。在本文中，我们考虑了一个新的方案，通过连续光子计数和零差检测实现长时间可持续的两个遥远的量子比特的贝尔态的一维波导介导。在这两种情况下，不同的贝尔态可以存在于不同的初始状态中的长时间制度。特别地，在前一种情况下，我们发现一旦第一个光子被记录，Bell态之间就可以形成循环跳跃，而更有趣的是，在后一种情况下，任何稳定的Bell态都可以独立于探测效率而实现。
2021-10-18 quant-ph
Photon transport mediated by an atomic chain trapped along a photonic crystal waveguide
从理论上研究了弱相干输入光场被耦合到一维光子晶体波导中的$Λ$型原子系综散射的输运性质。在我们的模型中，原子随机地位于晶格中沿晶轴。我们分析了由可调谐长程原子相互作用介导的透射光谱，并观察到最高能量下降。结果表明，最高能量凹陷位置与原子数有关，这为发射极-波导系统提供了一种精确的测量工具。我们还量化了高斯非均匀加宽和失相对透射光谱的影响，得出结论，最高能量的倾角是免疫的非均匀加宽和失相。此外，我们还研究了反射光场的光子-光子关联，并观察到了量子拍频。随着原子与光子晶体波导耦合的研究取得巨大进展，我们的研究结果有望在不久的将来在实验上实现。
2018-07-17 quant-ph
Coherent single-photon scattering spectra for a giant-atom waveguide-QED system beyond dipole approximation
研究了通过多个连接点或连续耦合区耦合到一维波导中的巨原子的单光子散射谱。利用全量子力学方法，我们得到了单光子散射系数的一般解析表达式，这些表达式在马尔可夫和非马尔可夫状态下都是有效的。总结了非偶极效应对散射谱的影响，非偶极效应主要是由光子在耦合点之间传播时产生的相位累积引起的。我们发现，在马尔可夫极限下，相位衰减是失谐无关的，导致洛伦兹线型的特征在于兰姆位移和有效衰减率。而在非马尔可夫制度，积累的相位成为失谐依赖，从而产生非洛伦兹线形，其特征在于多个侧峰和总传输点。另一个有趣的现象，在非马尔可夫制度是由一个单一的巨原子产生的宽光子带隙。我们进一步将离散耦合点的情况推广到原子通过连续区域耦合到波导的连续极限，并分析了一些典型耦合强度分布的散射谱。
2022-01-13 quant-ph
Distant emitters in ultrastrong waveguide QED: Ground-state properties and non-Markovian dynamics
本文从自旋玻色子模型出发，在旋转波近似下研究了两个两能级辐射体与一维欧姆波导耦合系统的静态和动态性质。利用静态和动态极化子Ansätze方法研究了有限间距对两量子比特系统的类伊辛相互作用、量子比特频率重整化、基态磁化强度和纠缠熵的影响.基于以前的工作，我们推导出一个有效的近似哈密顿量的双杂质SBM保持激发数，从而方便的分析处理。特别是，它使我们能够引入非马尔可夫性所产生的延迟反馈效应在两个遥远的发射器在所谓的超强耦合（USC）制度。我们测试我们的结果进行了数值模拟的离散电路QED模型，找到完美的协议与以前的结果，并显示出有趣的动力学效应产生的超强波导QED与遥远的发射器。特别是，我们重新审视费米两原子问题表明，在USC制度，初始相关性产生两个不同的演化对称和反对称状态，甚至在发射器成为因果连接。最后，我们证明了集体动力学，例如，超辐射或亚辐射不仅受发射器之间的距离的影响，而且由于显著的频率重整化，还受耦合的影响。这构成了USC制度的另一个动态后果。
2021-11-02 quant-ph
Non-Markovian quantum interconnect formed by a surface plasmon polariton waveguide
提出由金属纳米线SPP形成非马尔可夫量子互连的方案，发现通过在QE-SPP系统总能谱中形成束缚态，可克服金属吸收导致的纠缠衰减，实现QEs间持久纠缠。
2024-03-20 quant-ph
$Λ$-Type Giant Atom Mediated Controllable Single-Photon Transport in a One-Dimensional Chiral Waveguide
本研究通过实空间散射方法分析受驱动Λ型巨原子与一维手性波导耦合的单光子散射谱，揭示驱动场对透射谱的调控作用及巨原子尺寸对散射行为的影响，实现单光子传输的可控切换。
2025-08-22 quant-ph
Optical properties of a waveguide-mediated chain of randomly positioned atoms
从理论上研究了耦合到一维波导中的二能级原子系综的光学性质。在我们的模型中，原子随机地位于沿一维波导的晶格位置。结果表明，原子系综的光输运性质受晶格常数和晶格位填充因子的影响。我们还着重研究了原子镜的构型，并定量地研究了原子共振跃迁的非均匀展宽对散射谱的影响。此外，我们还发现透射光场的光子-光子关联函数中出现了初始聚束和持续量子拍频现象，并且这些现象随晶格位置填充因子的变化而显著改变。随着量子发射器与纳米光子学的接口技术的巨大进步，我们的结果应该在不久的将来可以在实验上实现。
2021-01-08 quant-ph
Waveguide transport mediated by strong coupling with atoms
研究了偶极-偶极相互作用（DDI）下一维波导与量子发射链耦合的单光子散射特性。光子输运对倏逝耦合发射体的位置极其敏感。利用实空间哈密顿量推导了含两个辐射源的链在DDI作用下反射和透射振幅的解析表达式。两种情况下，其中两个发射器对称和非对称耦合到波导，进行了详细讨论。结果表明，由于DDI的存在，反射和透射典型光谱分裂为两个峰。光谱中的Fano最小值也可用于估计DDI的强度。此外，DDI使光谱强烈不对称，并在零透射的区域中创建透射窗口。文中还给出了由多个辐射源组成的链的散射谱。我们的关键发现是，DDI可以扩大高反射的频带宽度时，链由许多发射器。
2017-04-12 quant-ph
Chirality-induced one-way quantum steering between two waveguide-mediated ferrimagnetic microspheres
单向量子操纵对于量子技术，如安全的量子隐形传态具有重要意义。本文研究了手征波导电磁场中两个相距较远的钇铁石榴石（YIG）微球之间单向量子操纵的产生。我们认为每个YIG球中具有克尔非线性的磁振子模与波导中左、右传播的导光光子手性耦合。我们发现，磁振子模式之间的量子转向不存在非手性，而是仅以单向的形式存在（即，单向转向）。随着手征度的增加，可实现的最大转向明显提高。我们进一步发现，当波导的输出进行连续零差检测，转向可以大大增强，也可以通过调整手征实现强纠缠的非对称转向。我们的研究表明，手性可以有效地实现单向量子操纵。与其他通过控制固有耗散（例如腔损耗率）实现非对称转向的研究相比，我们的方案仅依赖于通过将微磁体定位在波导中实现的手性，并且是连续可调的，实验上更可行。
2022-10-03 quant-ph
Single photon isolation and nonreciprocal frequency conversion in atom-waveguide systems
本研究利用二能级原子与Λ型原子连接波导并拓展至巨原子模型，通过调节耦合强度实现单光子隔离与非互易频率转换，还发现不同 regime 下的散射特性为光学非互易性研究提供新视角。
2025-03-19 quant-ph
Enhancing quantum transduction via long-range waveguide mediated interactions between quantum emitters
电磁信号在不同频率尺度之间的有效转换是现代通信技术以及新兴的量子信息处理领域的重要组成部分。波导光子学的最新进展使得光-物质耦合的突破成为可能，其中单独的二能级发射器与单独的光子强耦合。在这里，我们提出了一个方案，利用这种耦合，以提高性能的换能器之间的低频信号和光场在单个光子的水平上运行。具体来说，我们演示了如何设计波导中量子点之间的相互作用，以实现耦合到量子点的电场的有效转导。由于固态平台的可扩展性和可集成性，我们的传感器可能成为量子互联网节点的关键构建块。为了证明这一点，我们展示了它如何被用作可见光子和像超导量子比特这样的二能级系统之间的相干量子接口。
2019-08-15 quant-ph
Two-dimensional chiral waveguide quantum electrodynamics: long range qubit correlations and flat-band dark polaritons
我们考虑一维波导量子电动力学的二维扩展，并研究耦合到手征波导网络的二维量子比特阵列中的线性激发的性质。我们发现，手征性和远程光子介导的量子比特-量子比特相互作用的综合效应导致了极化激元光谱中二维平坦带的出现，对应于缓慢的强关联光。
2020-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Emergent non-Markovianity in time-delayed waveguide QED
University of South Florida（南佛罗里达大学）
本文研究时延波导量子电动力学装置，发现即使延迟时间很小，增加发射器产生的集体效应可涌现非马尔可夫性，其影响依赖于状态，结果为量子多体系统马尔可夫近似及量子设备规模化提供了参考。
2026-08-28 physics.optics quant-ph
Photon-mediated localization in two-level qubit arrays
我们预测在耦合到波导的量子比特周期阵列中存在一种新的相互作用诱导的空间局域化。这种局域化可以被描述为两个不可区分的光子之间的自诱导光晶格的量子模拟，其中一个光子产生捕获另一个光子的驻波。局域化是由光子阻塞引起的就地排斥和量子比特之间的波导介导的长程耦合之间的相互作用引起的。
2019-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Stable Long-Range Charging and Boundary-Mediated Thresholds in a Waveguide Quantum Battery
Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学）
本文研究波导量子电池的充电机制，发现通过失谐控制可在弱耦合下实现近统一充电效率，且受边界距离约束，为固态量子储能提供指导。
2026-10-14 quant-ph
Non-Markovian homodyne-mediated feedback on a two-level atom: a quantum trajectory treatment
量子反馈可以稳定二能级原子，使其不受退相干（自发发射）的影响，从而使其处于任意（指定）的纯态。这需要完美的零差检测原子发射和瞬时反馈。我们中的两个人以前认为检测效率低下。这里，我们允许反馈电路中的非零延迟时间$τ$。由于二能级原子是一个非线性光学系统，解析解是不可能的。然而，量子轨道允许一个简单的数值模拟所产生的非马尔可夫过程。我们发现的时间延迟的效果是定性类似的低效检测。非马尔可夫量子轨道的解将不会保持固定，因此时间平均态将是混合的，而不是纯的。在试图使原子稳定在激发态的情况下，量子轨道的近似解析解是可能的。平均态的纯度（$P=2{\rm Tr}[ρ^{2}]-1$）由$P=1-4γτ$给出（其中$γ$是自发发射率），这一结果与数值计算结果吻合得很好.
2000-11-22 quant-ph
Single-photon nonreciprocal excitation transfer with non-Markovian retarded effects
本文在单光子水平上研究了共波导耦合发射体之间的非互易激发转移。由于不同的发射极-波导耦合端口之间的大间隔距离，非马尔可夫延迟效应被考虑在内。结果表明，通过在小原子二聚体发射极之间引入一个具有非平凡耦合相位的相干耦合通道，小原子二聚体发射极之间的激发转移可以是明显的非互易的。我们证明了二聚体模型的非互易性不能共存的消相干的巨原子结构，虽然后者显着延长发射体的寿命。鉴于此，我们进一步提出了一个巨原子三聚体，它支持非互易转移（定向循环）的激发和大大延长寿命。这样的三聚体模型也表现出不相称的发射极波导纠缠不同的初始状态，在这种情况下，激发转移，但互易。我们相信，本文所提出的方案在大规模量子网络和量子信息处理中具有潜在的应用价值。
2021-07-14 quant-ph
Non-Markovian Multiphoton Chiral Dynamics with Giant Systems
本研究在巨非线性系统中探索非马尔可夫多光子手性动力学，通过可调相位差破缺宇称对称性，实现方向依赖的多光子态生成与非互易耗散相变，为波导量子电动力学提供通用控制策略。
2025-09-09 quant-ph
Nonreciprocal routing induced by chirality in an atom-dimer waveguide-QED system
Hunan Normal University（湖南师范大学）
本文提出了一种在波导-量子电动力学系统中实现单光子路由器的方案，通过手性耦合操控单光子传输，在非马尔可夫条件下实现按需单光子传输。
2026-04-29 quant-ph
Environment-mediated entropic uncertainty in charging quantum batteries
研究了在公共耗散环境下开放量子电池充电过程中马尔可夫和非马尔可夫系统的熵不确定性动力学。在非马尔可夫状态下，电池几乎完全有效地充电，并且强非马尔可夫特性有利于提高充电功率。此外，研究结果还表明，蓄电池储能与蓄电池-充电器耦合和蓄电池-充电器耦合密切相关，即蓄电池-充电器耦合越强，蓄电池储能越好。特别是，纠缠需要获得最大的存储能量，并伴随着最小的熵约束。有趣的是，人们发现，熵约束的紧密性可以被认为是在不同的充电过程中的能量转移的一个很好的指标，和完整的能量转移总是对应于最紧密的熵约束。我们的研究结果提供了深入了解QB在实际充电过程中的最佳充电效率。
2022-10-24 quant-ph
Quantum information processing with single photons and atomic ensembles in microwave coplanar waveguide resonators
我们表明，光激发到里德伯态的原子对可以通过有效的长程偶极-偶极或范德华相互作用相互强烈相互作用，介导的非共振耦合到超导共面波导腔的公共微波场模式。这些腔介导的相互作用可以用于产生单光子，并在可扩展的配置中实现在电磁感应透明的机制中以原子系综传播或存储的单光子脉冲对之间的通用相位门。
2008-02-15 quant-ph
