Multimode Phonon-Polaritons in Lead-Halide Perovskites in the Ultrastrong Coupling Regime
本研究针对现有声子调控策略的局限性，通过卤化铅钙钛矿光学声子模与纳米槽阵列腔的耦合实现多模超强光-物质耦合，揭示了声子模间有效相互作用与超热聚束效应，为声子特性工程提供了新途径。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tuning photon-mediated interactions in a multimode cavity: from supersolid to insulating droplets hosting phononic excitations
本文提出将玻色气体耦合到多模环形腔，利用可调范围的光子介导相互作用实现超固体和绝缘液滴相，并揭示其中存在类声子激发模式。
2023-10-26 cond-mat.quant-gas quant-ph
Resolving Phonon Fock States in a Multimode Cavity with a Double-Slit Qubit
我们求解了耦合到多模声腔中的超导量子比特的声子数态。这种分辨率的关键是量子位-声子相互作用中的尖锐频率依赖性，该相互作用是通过将量子位耦合到由$\sim40$声波波长分开的两个位置的表面声波来设计的。类似于双缝衍射，由此产生的自干涉在量子比特-声子相互作用中产生高对比度的频率结构。我们观察到这种频率结构的耦合率多腔模式和量子位自发发射率到无约束模式。我们使用这种尖锐的频率结构，通过将量子比特调谐到相消干涉的频率来解析单个声子，其中所有的声学相互作用都是色散的。通过激发几个失谐但强耦合的声子模式和测量所产生的量子比特谱，我们观察到，对于两种模式，该设备进入强色散制度，其中单个声子的光谱解析。
2019-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Kerr-optomechanical spectroscopy of multimode diamond resonators
本研究对金刚石微盘进行宽带光机械光谱分析，观察到频率高达10 GHz的高品质因子机械模式，并通过Fano干涉估计其光机械耦合超过10 kHz，结合高每声子应力，表明其适用于高频多模光机械和自旋-光机械耦合。
2023-06-17 physics.optics quant-ph
Partial Optomechanical Refrigeration via Multimode Cold-Damping Feedback
本文对反馈作用下量子力学谐振腔热运动的部分致冷问题给出了一个完全解析的处理方法。与目标是隔离和冷却单个机械模式的标准腔光学力学相反，这里的目标是从大频率带宽内的许多振动模式中提取热能。我们考虑一个标准的冷阻尼技术，其中零差读出的腔输出场被馈送到一个反馈回路，提供了直接施加在机械谐振器上的冷却动作。分析和数值计算结果预测，低最终occupancy是独立的反馈所解决的模式的数量，只要冷却速率小于模间的频率分离。对于谐振器表现出几个几乎退化的模式对冷却是不太有效的，并获得了弱依赖于模式的数量。这些缩放暗示频率分辨机械谐振器的设计，其中通过同时的冷阻尼反馈可以实现有效的制冷。
2019-12-08 physics.optics quant-ph
Multimode feedback cooling of the collective modes of a Bose-Einstein condensate
实验演示了无腔反馈冷却玻色-爱因斯坦凝聚体三个最低集体模式，利用阴影成像测量并阻尼振荡，实现偶极模式每原子平均声子数小于1。
2025-09-08 quant-ph
Cooling microwave fields into general multimode Gaussian states
我们发现，一组有损耗的多色调制量子比特可以用来耗散工程任意高斯态的玻色子模式。我们的想法特别适合超导电路架构，其中所有需要的成分都是实验可用的。这种多模高斯态的产生对于许多应用都是必要的，最值得注意的是基于测量的量子计算。我们建立在我们以前的一些建议，在那里我们展示了如何通过冷却和激光产生单模和双模压缩态。在将这些想法扩展到许多玻色子模式时必须特别小心，我们在这里讨论如何克服自然出现的所有限制和障碍。我们用一个由GHZ状态组成的充分工作的例子来说明我们的想法，但也测试了其他几个例子，如集群状态。所有这些例子使我们能够证明，使用一组N个有损耗的量子比特来将N个模式的玻色子链冷却到任何期望的高斯态是可能的。
2022-12-29 quant-ph
Cooling and entanglement of multimode graphene resonators via vacuum fluctuations
最近提出了通过Casimir-Polder力耦合到原子云的单模石墨烯膜的交感激光冷却。在这里，我们将这项研究扩展到次级石墨烯膜的影响，其频率可能远离或接近共振。我们表明，如果两个机械模式是接近在一起，它是可能的，同时冷却两种模式。相反，如果两个频率设置得相距很远，则次级模式不会影响第一个频率的冷却。我们还利用对数负性研究了稳态纠缠的性质。我们展示了如何通过真空涨落产生两个石墨烯片之间的静态机械纠缠。此外，我们发现，在可行的实验参数范围内，大的稳态声力学纠缠，即声子和力学模式之间的纠缠，$E_N \approx 5$，可以产生。
2017-06-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Multimode phonon-mediated enhancement of entanglement and competing synchronization in cavity magnomechanics
Abdelmalek Essaadi University（阿卜杜勒马利克·埃萨迪大学）；Nantong University（南通大学）；University of Yaounde I（雅温得第一大学）；Akal University（阿克大学）
本文提出多模声子介导机制，利用多振动模式作为平行散射通道耦合腔-磁振子极化激元，实现稳态纠缠增强，且极化激元模式量子同步与纠缠源于相同散射过程，为混合磁力学平台操控量子关联提供新途径。
2026-08-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multimode optomechanical cooling via general dark-mode control
暗模效应是光场耦合多简并模基态冷却的一个严重障碍。在这里，我们提出了一个双腔模式的方法，同时基态冷却的两个简并或近简并的机械模式，打破暗模式。我们发现，辅助腔模的引入不仅打破了暗模效应，而且提供了一个新的冷却通道来提取存储在暗模中的热激发。此外，我们研究了由两个腔模和两个机械模组成的广义网络耦合四模光机系统中打破暗模的一般物理耦合结构。我们找到了该系统的解析暗模破缺条件。该方法具有通用性，可推广到多机械模光机系统中，用以消除暗模效应，实现同时基态冷却。通过研究N型四能级原子系统中暗态效应的破缺，我们也揭示了暗模破缺的物理机制。我们的结果不仅为物理学中各种暗模和暗态效应的控制提供了一种通用的方法，而且也为多机械谐振腔系统中宏观量子现象的研究和应用提供了机会。
2022-08-03 quant-ph
Cascaded optical transparency in multimode-cavity optomechanical systems
电磁感应透明在许多物理学科中具有重要的理论和实验意义，如原子物理学、量子光学和最近的腔光学力学。光延迟是电磁感应透明最显著的特征，而在腔光力学中，光延迟受边带分辨机械模的机械耗散率的限制。在这里，我们演示了一个级联的光学透明方案，通过利用参量声子-声子耦合在多模光学机械系统，其中低阻尼机械模式在未分辨边带制度耦合到一个中间，高频机械模式在光学腔的分辨边带制度。扩展的光延迟和更高的传输，以及光学进步的表现。这些结果为实现超长光延迟提供了一条途径，标志着向集成经典和量子信息存储器件迈出了重要一步。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamically induced robust phonon transport and chiral cooling in an optomechanical system
声子形式的声和热的传输可以受到无序诱导散射的限制。在电子和光学设置中，引入手性传输，其中载波传播表现出奇偶不对称性，可以消除弹性后向散射，并提供对无序的鲁棒性。然而，抑制无序诱导的散射从来没有被证明在非拓扑声子系统。在这里，我们实验证明了一个路径，实现强大的声子输运的存在下的材料无序，明确诱导手性通过奇偶选择性光机械耦合。我们发现，对称谐振腔的非对称光泵浦使得顺时针和逆时针声子的手征冷却变得非常明显，同时抑制了无序的隐藏作用。令人惊讶的是，这种被动机制还伴随着热负荷的手性减少，导致机械的光学冷却而不增加阻尼，这种效果没有光学类似物。这种技术可以潜在地改善谐振机械传感器的基本热极限，这是通过边带冷却无法实现的。
2017-06-19 physics.optics quant-ph
Multimode Gaussian steady state engineering in optomechanical systems with a squeezed reservoir
University of Camerino（卡梅里诺大学）；INFN, Sezione di Perugia（意大利国家核物理研究所佩鲁伽分部）；CNR-INO（意大利国家研究委员会光学研究所）
本文研究了在多模式光学机械系统中利用单个 squeezed 库实现机械量子态耗散稳定化的理论协议，通过分析该协议在生成矩形图定义的机械簇态中的性能。
2026-05-06 quant-ph
Brillouin-Mandelstam Scattering-based Cooling of Traveling Acoustic Waves from Cryogenic Temperatures
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Institut des Sciences Chimiques de Rennes（雷恩化学科学研究所）；University of Rennes（雷恩大学）
本文通过结合布里渊主动冷却与预冷却技术，将7.608 GHz声学模式的声子数减少69%，最终温度降至24.3 K，比之前报道的低50 K。
2025-10-14 physics.optics quant-ph
Long-time correlated quantum dynamics of phonon cooling
研究了激光泵浦量子点与纳米机械振荡器耦合的光学谐振腔中振动自由度的稳态冷却动力学。声子冷却和量子点光子发射过程之间的相关性分别发生在光子激光吸收与振动声子吸收之后的光学谐振腔中的光子发射。因此，在腔模式中产生的光子的检测伴随地有助于纳米机械谐振器的声子冷却检测。
2014-05-05 quant-ph
Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system
声子共振器在从引力波探测器到蜂窝电话的设置中起着重要作用。它们可作为高性能换能器、传感器和滤波器，提供低功耗、可调谐耦合到各种物理系统，并与各种频率、材料和制造工艺兼容。声子谐振器的系统通常服从互易性，这确保了任何两个谐振器之间的声子传输系数与传输方向无关。必须打破互易性以实现在谐振器之间提供声能的单向传播的装置（诸如隔离器和循环器）。这些器件对于保护有源元件、减轻噪声和操作全双工收发器至关重要。到目前为止，非互易声子器件还没有结合强大的操作所需的功能：强非互易性，原位可调谐性，紧凑的集成，和连续操作。此外，它们仅适用于相干信号（而不是波动或噪声），并且仅在行波系统（而不是谐振器）中实现。在这里，我们描述了一个腔光学机械方案，产生强大的声子谐振器之间的非互易耦合。该方案提供约30 dB的隔离，并且可以通过施加到腔体的驱动音的相位简单地进行原位调谐。此外，通过直接监测谐振器的动态，我们表明，这种非互易性可以用来控制热波动，这种控制代表了一种新的资源，用于冷却声子谐振器。
2018-07-10 physics.optics quant-ph
Time-resolved spectral diffusion of a multimode mechanical memory
本研究通过时域实验与蒙特卡洛模拟，发现两个相邻机械模式的频率波动在时间上不相关，为理解机械量子存储器中光谱扩散及退相干机制提供了关键证据。
2025-06-24 quant-ph
Multimode circuit optomechanics near the quantum limit
不同系统的耦合是几乎所有物理现象及其应用的基础。一个基本的例子是相互作用的谐振子，它产生了例如晶格中的声子本征模。特别重要的是由不同自由度组成的混合量子系统中的相互作用。这些组件可以在未来的量子技术中结合各自的优势。在这里，我们研究了一个混合光学机械系统具有三个自由度，由一个微波腔和两个微机械梁与紧密间隔的频率约32 MHz，没有直接的相互作用。我们记录的第一个证据，三方光机械混合，这意味着本征模式的组合，一个光子和两个声子模式。我们确定了一个不对称的暗模式具有较长的寿命。同时，我们操作的近宏观力学模式接近运动的量子基态，下降到1.8热量子，实现了反作用冷却。这些结果构成了工程纠缠运动态的重要进展。
2012-05-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhanced cooling for stronger qubit-phonon couplings
在这里，我们提出的细节如何影响的光学机械系统的冷却效果超出长期近似。为此，我们研究了一种激光驱动的嵌入声子纳米腔中的二能级量子点（QD），在中等强度的QD-声子耦合下。对于这些制度，使用长期近似内的量子点声子相互作用项不再是合理的，因为快速振荡项不能从系统动力学忽略。因此，人们表明，虽然很小，但它们的贡献在实现量子冷却时起着重要作用。分析估计了快速振荡项的主要贡献，并比较了量子冷却动力学在秒近似内或秒近似外的变化。通过声子场统计研究了稳态下量子冷却效应的行为。
2018-03-15 quant-ph
Laser cooling and control of excitations in superfluid helium
超流性是一种涌现的量子现象，它是由于液氦中元激发之间的强相互作用而产生的。这些激发已被探测技术，如中子和光散射的巨大成功。然而，迄今为止的测量一直是有限的，相当普遍的，以平均性质的大块超流体或驱动响应远离热平衡。在这里，我们使用腔光学力学探测实时超流激发的热力学。此外，强的光-物质相互作用允许激光冷却和热运动的放大。这为理解和控制超流体的微观行为提供了一种新的工具，包括声子-声子相互作用，量子化涡旋和二维量子现象，如Berezinskiii-Kosterlitz-无边界跃迁。这里研究的第三种声音模式也提供了一条通往量子光学力学的途径，包括飞秒有效质量，高机械品质因数，强声子-声子和声子-涡旋相互作用，并自组装成具有亚纳米特征尺寸的复杂几何形状。
2015-06-15 physics.optics quant-ph
Steady state phonon occupation of EIT cooling: higher order calculations
在过去的二十年里，电磁感应透明（EIT）冷却已经成为最广泛使用的囚禁离子冷却方案之一。与其他冷却方法相比，EIT冷却具有重要的优点，如可调谐的有效线宽，非常低的稳态声子占据，以及适用于多离子。然而，现有的EIT冷却的稳态声子占据的解析表达式仅限于Lamb-Dicke参数的零阶。在这里，我们扩展这样的计算，并提出了明确的表达式，以二阶的Lamb-Dicke参数。我们讨论了我们的改进公式的几个影响，并能够解决现有结果中的某些困难。
2021-07-31 quant-ph
Phonon cooling by an optomechanical heat pump
我们提出并分析了理论上的腔光学机械模拟的热泵，使用极化激元流体冷却机械模式耦合到一个单一的预冷声子模式，通过外部调制的机械谐振器的基板。这种方法允许冷却任意频率的声子模式，而不受腔光场失谐的限制，从室温深入到量子区。
2015-12-04 quant-ph
Atom assisted cavity cooling of a micromechanical oscillator in the unresolved sideband regime
在高不可分辨边带区研究了光机械腔中全同二能级原子系综的机械振子的基态冷却。该体系表现出电磁诱导的类双折射量子干涉效应。与腔场的相互作用引起原子模和机械模之间的间接耦合。在存在这种相互作用的情况下，噪声频谱得到修改，并导致不对称的冷却和加热速率。利用量子主方程，研究了平均声子数随时间的演化，观察到机械谐振器中的平均声子占有率表现出基态冷却。
2016-02-27 physics.optics quant-ph
Coherent Atom-Phonon Interaction through Mode Field Coupling in Hybrid Optomechanical Systems
我们提出了一种新型的光机耦合，它使三方之间的相互作用的量子发射器，光学模式和宏观力学振荡器。这种相互作用使用了一种我们称之为模场耦合的机制：机械位移改变了光模场的空间分布，这反过来又调制了原子-光子耦合率。在适当设计的多模光机系统中，我们可以实现模式场耦合是系统唯一可能的相互作用途径的情况。这使得，例如，一个单一的激发发射器和声子之间的交换，创建非经典运动状态和机械基态冷却坏腔制度。重要的是，发射极-声子耦合率可以通过光学驱动场来增强，从而允许针对现实的实验参数主动控制强原子-声子耦合。
2016-10-17 physics.optics quant-ph
Quantum optomechanics of a multimode system coupled via photothermal and radiation pressure force
我们提供了一个完整的量子描述的光学机械系统形成的法布里-珀罗腔与可移动的微机械镜的质心和内部弹性模式耦合到驱动腔模式的辐射压力和光热力。采用量子朗之万描述，我们研究的同时冷却的弹性和质心模式，以及纠缠特性的光力学多体系统在其稳定状态。
2012-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous mode cooling and phonon routers for phononic quantum networks
我们研究了声子网络中量子态传输协议的实现，其中与光网络类似，量子信息通过扩展的机械谐振器阵列或声子波导中的传播声子来传输。我们描述了如何通过实施光机械多模式和连续模式冷却方案来创建用于传输量子态的“冷”频率窗口，来克服声子量子信道的非零热占据的问题。此外，我们还讨论了声子循环器和可切换声子路由器的实现，它们只依赖于强相干光机械相互作用，不需要强磁场或特定材料。这两种技术都可以应用于各种物理实现，其中耦合到基于自旋或电荷的量子位的声子用于片上网络应用。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical compensatory cooling mechanism with exceptional points
布里渊散射光机系统的基态冷却受到实际样品缺陷的限制。本文提出了一种新的布里渊散射光机系统例外点补偿冷却机制。通过在光学和机械模式下使用EP，有效地补偿了有限的冷却过程。本文首次发现了由两个具有特定相对角度的缺陷诱导的双EP系统，它不仅具有主动控制光模耦合强度的功能，而且具有主动控制布里渊声子模的功能。我们的研究结果为多模系统中光-机相互作用的控制提供了新的工具，并为量子应用中基于声子冷却的量子态转移和量子接口协议的实现提供了可能性.
2022-09-07 physics.optics quant-ph
A cryogenic apparatus for coupling two-dimensional materials to a confocal multimode optical cavity
Stanford University（斯坦福大学）；University of Washington（华盛顿大学）
本文介绍了一种低温装置，通过可调谐共焦腔增强二维材料中的光-物质耦合，用于研究相干拉曼激发和集体电子相。
2026-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Mechanical cooling in the single-photon quadratical optomechanics
本文在不将光机相互作用线性化的情况下，研究了内禀二次光机耦合系统中的非线性机械冷却过程。我们应用散射理论计算不同的机械Fock态之间的跃迁率与使用的哈密顿量的预解式，它允许直接识别的潜在的物理过程，其中只允许偶声子跃迁和奇声子跃迁是禁止的。通过比较由跃迁速率得到的稳态平均声子数与全量子主方程的模拟结果，验证了该方法的可行性，并讨论了弱耦合极限下与双声子机械冷却过程相吻合的解析结果.此外，为了评估稳态力学态的统计性质，我们分别用Mandel Q参数和声子数涨落F来说明振子可以处于非经典力学态，而偶声子跃迁比线性耦合光机系统更有利于抑制声子数涨落.
2015-04-25 quant-ph
Cooling phonons with phonons: acoustic reservoir-engineering with silicon-vacancy centers in diamond
我们研究了一个设置，其中一个单一的负电荷的硅空位中心的金刚石磁耦合到一个低频的机械弯曲模式，并通过应变的高频声子连续的半夹紧金刚石梁。我们表明，在适当的微波驱动条件下，这种设置可以用来诱导一个激光冷却的低频机械振动，其中的高频纵向压缩模式的光束作为一个固有的低温水库一样的效果。我们评估的实验条件下，冷却接近量子基态，可以实现和描述一个扩展的计划，准备一个固定的纠缠态之间的两个机械模式。通过仅依赖于机械束的固有性质，这种方法为机械系统的量子操纵方案提供了一种有趣的替代方案，否则无法获得有效的光机械相互作用。
2016-09-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ramp dynamics of phonons in an ion trap: entanglement generation and cooling
我们证明了一维离子阱中声子的斜坡动力学既可以用于产生多粒子纠缠态，也可以用于囚禁离子串的运动态冷却。我们研究这样的斜坡动力学使用一个有效的玻色-哈伯德模型，它描述了这些声子在低能量和特定的协议，涉及网站特定的动态调谐的现场潜力的模型，可以用来产生纠缠态，并实现运动态冷却，而不涉及电子态的离子。我们比较和对比我们的计划，这些早期建议的，并讨论具体的实验，以实现建议的协议。
2013-10-16 physics.atom-ph quant-ph
Rotational cooling of molecules in a Bose-Einstein-Condensate
讨论了超冷原子玻色-爱因斯坦凝聚体中双原子分子通过发射具有轨道角动量的声子的转动冷却。尽管BEC具有超流性，但对于典型的分子来说，没有无摩擦旋转，因为主要的冷却是通过粒子状声子的发射发生的。只有对于宏观二聚体，其大小变得可比或大于冷凝愈合长度，朗道样，临界角动量存在，低于该声子发射被抑制。我们发现典型分子的转动弛豫一般比BEC中杂质线性运动的冷却快。这也导致了角动量的有限寿命，角动量是旋转分子的准粒子，与具有轨道角动量的声子耦合。基于包含单声子和双声子散射的量子Boltzmann方程，分析了同核双原子分子的转动冷却动力学，并讨论了热声子的影响.
2019-07-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum optomechanical control of long-lived bulk acoustic phonons
Yale University（耶鲁大学）；Northern Arizona University（北亚利桑那大学）
本文提出了一种新的光学机械系统，实现了对高相干声子模式的量子控制，并展示了激光冷却超 massive 机械物体的实验成果。
2024-10-23 physics.optics quant-ph
Multimode optomechanical system in the quantum regime
我们实现了一个简单而强大的光学机械系统，具有众多的长寿命（$Q>10^7$）的声子带隙屏蔽膜谐振器的机械模式。紧凑型法布里-珀罗谐振器的光学模式以测量速率（$96~\mathrm{kHz}$）检测这些模式的运动，该测量速率（$96~\mathrm{kHz}$）超过已经在中等低温下的机械退相干速率（$10\,\mathrm{K}$）。达到这个量子制度需要，i。a.，量子测量反作用超过热力，因此可检测的光机械量子相关性。特别是，我们观察到有质动力压缩的输出光介导的众多的机械谐振器模式，量子噪声抑制高达-2.4 dB（-3.6 dB，如果校正检测损耗）和带宽$\lesssim 90\,\mathrm{ kHz}$。所采用的膜和法布里-珀罗谐振器的多模性质适合于涉及多个电磁、机械和自旋自由度的混合纠缠方案。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Feedback cooling a levitated nanoparticle's libration to below 100 phonons
本文提出后向散射探测与参数反馈冷却方案，实现光学悬浮纳米粒子三个 librational 模式的高效探测与冷却，最低平均声子数达 84，并测得测量效率为 0.5%。
2024-02-29 quant-ph
Cooling trapped ions with phonon rapid adiabatic passage
本文提出声子快速绝热通道（phrap）技术，通过相干交换模式布居加速离子冷却，实现数量级提速并对涨落不敏感。
2024-03-18 physics.atom-ph quant-ph
Cooling mechanical motion with polaritons
Zhejiang University（浙江大学）
本文提出了一种利用极子同时冷却两个机械模式的理论，通过极子频率的连续可调性实现对不同机械模式的冷却，为极机械系统中量子态生成提供了新方法。
2025-12-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Comparing cavity and ordinary laser cooling within the Lamb-Dicke regime
空腔介导冷却有可能成为将分子物质冷却到非常低的温度的最有效的技术之一。在本文中，我们分析了相对较大的腔衰减率kappa和相对较大的声子频率nu的单激光驱动的腔冷却。结果表明，在兰姆-迪克近似的有效范围内，腔冷却与普通激光冷却本质上是相同的。这是通过推导一组封闭的速率方程，并计算相应的稳态声子数和冷却速率。例如，当nu比kappa大得多或小得多时，最小定态声子数的标度分别为kappa ^2/16 nu ^2（强约束区）和kappa / 4 nu（弱约束区）。
2010-11-28 quant-ph
Optomechanical quantum information processing with photons and phonons
我们描述了如何在多模光学机械系统中的强共振相互作用可以用来诱导单光子和声子之间的受控非线性耦合。结合光子和声子之间的线性映射方案，这些技术为各种经典和量子信息处理应用提供了通用的构建块。我们的方法特别适合于纳米光学机械设备，其中在单光子水平上的强光学机械相互作用在实验范围内。
2012-07-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimized sideband cooling with initial system correlations in non-Markovian regime
研究非马尔可夫区域中具有初始系统关联的标准光机械系统优化边带冷却，通过引入冷却速率和平均声子减少函数，发现特定初始关联可显著降低声子数并加速基态冷却，结合Q调制技术实现快速稳定的机械基态制备。
2023-11-23 quant-ph
Quantum annealing with ultracold atoms in a multimode optical resonator
在高$Q$多模腔中，在零温度附近，稀填充的$N$位光晶格可以映射到在所有长度尺度上具有可剪裁相互作用的自旋系综。有效的全位点对位点相互作用矩阵可以通过应用高达合适几何形状、频率和功率的$N(N+1)/2$激光束来动态地控制，这允许依赖于实时可控的全对全有效自旋耦合来实现量子退火动力学。从超流初态出发，通过绝热扫描，可以找到该系统的最低能量定态。由于腔模是有损耗的，因此可以修正误差，并且即使从有限温度状态通过基态腔冷却仍然可以达到基态。最终原子态的物理性质可以直接且几乎无损地从腔输出场读出。作为例子，我们模拟了一个量子Hopfield联想记忆方案。
2016-12-22 quant-ph
Fast and robust quantum control for multimode interactions by using shortcuts to adiabaticity
绝热量子控制是实现量子物理和量子信息处理的重要途径。它具有鲁棒性的优点，实验缺陷，但积累更多的退相干，由于较长的进化时间。在这里，我们提出了一个通用的协议，快速和强大的量子控制在多模相互作用的量子系统，通过使用捷径绝热。结果表明，该协议能有效地加快多模量子系统的演化速度，并且能保持绝热量子控制过程所不能保持的鲁棒性。将该协议应用于光机械系统中光子-声子相互作用的量子信息处理中的量子态转移，得到了理想的结果。这些优良特性使得该协议在实验上能够有效地提高多模相互作用在量子信息处理中实际应用的可行性。
2018-09-01 quant-ph
Dissipative dynamics of atomic Hubbard models coupled to a phonon bath: Dark state cooling of atoms within a Bloch band of an optical lattice
分析了光晶格最低布洛赫带原子的激光辅助共振冷却方案。该方案借鉴了子反冲激光冷却的思想，在晶格中的原子耦合到BEC库的新环境中实施它们。在该方案中，布洛赫带之间的原子激发取代了正常激光冷却中原子的内部结构，光子的自发发射被BEC库中激发的产生所取代。我们分析了许多玻色子和费米子的冷却过程，并获得了可能的温度对应于我们的模型中的布洛赫带宽的一小部分。这个系统可以看作是一个多体开放量子系统的新实现。
2006-12-11 cond-mat.other quant-ph
Radiation Pressure Cooling as a Quantum Dynamical Process
光机械冷却中最基本的问题之一是在适当的腔场辐射压力下，机械振荡器的热声子数能达到多小。不同于以前的理论预测，这是基于一个光学机械系统的时间无关的稳定状态，我们把这样的冷却作为一个动力学过程的驱动机械振荡器从其初始的热状态，由于其与环境的热平衡，一个稳定的量子态的纯度更高。我们发现，最终留下的稳定的热声子数实际上取决于冷却过程的速度。冷却速度是由一个有效的光机耦合强度，这构成了一个重要的参数冷却，除了边带分辨率参数，已被认为是在其他理论研究决定。任何冷却过程都不能超过的极限热声子数在参数的某个值上表现出不连续的跳跃。
2017-06-09 quant-ph
Mollow triplet for cavity-mediated laser cooling
在这里，我们分析了腔介导的激光冷却的实验装置与外部陷阱，强烈限制在腔轴的方向上的粒子的运动。结果表明，由于系统哈密顿量中的原子-声子-光子直接耦合项，定态声子数随原子-腔失谐量的变化呈现三个尖锐的极小值。这些共振与激光驱动原子系统的共振荧光中的Mollow三重态具有相同的起源。结果表明，激光拉比频率依赖的原子腔失谐产生最低的定态声子数为一个广泛的实验参数。
2013-10-15 quant-ph
Antibunching via cooling by heating
我们研究了光子（声子）场经历线性和非线性阻尼过程的统计特性。一个有效的双光子（声子）的非线性“冷却加热”的过程中实现了从线性阻尼的光谱过滤系统中存在的热浴。这种由非相干量子热噪声驱动的冷却过程可以产生光子场的量子态。事实上，对于高温的光谱过滤热浴，亚泊松统计与强反聚束的光子（声子）领域的报道。这种由非相干热量子噪声引起的量子性的出现和控制的概念被应用于由两能级系统和谐振子或类似的光机设置组成的量子系统。我们的分析可能提供一个有前途的方向，通过非线性阻尼，可以控制与非相干热量子噪声的量子特征的制备和保护。
2022-01-04 quant-ph
Cooling of cryogenic electron bilayers via the Coulomb interaction
载流低温纳米结构中的散热是有问题的，因为声子态密度随着能量的降低而强烈降低。我们表明，库仑相互作用可以证明是一个宝贵的资源，通过耦合到附近的冷电子水库的载流子冷却。具体来说，我们考虑了硅基异质结构中电子双层的几何形状，并分析了功率传输。我们表明，在整个温度范围内，分离，和片密度，电子-电子相互作用占主导地位的声子散热模式作为主要的冷却机制。库仑冷却在低密度时最有效，而声子冷却在硅中最不有效，这使得它与试图对单自旋进行相干操纵的实验特别相关。
2011-04-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooling of Nanomechanical Resonator Based on Periodical Coupling to Cooper Pair Box
提出并研究了一种基于库珀对盒（CPB）周期耦合的纳米机械谐振器（NAMR）的主动冷却机制，该机制通过设计一系列穿过CPB的磁通量脉冲来实现。当NAMR的初始声子数不太大时，这种冷却方案有效地将声子数降低了2到3个数量级。我们的方案在理论上对各种单模玻色子系统的冷却具有普遍性。它可以具体推广到制备NAMR的非经典态。
2005-10-31 quant-ph
Fluctuation amplification engineering in multimode Raman-cavity systems
本研究将涨落工程推广至多模拉曼腔系统，证明共振/非共振集体涨落可通过光子和声子能带色散非互易控制，发现特定模式腔涨落放大超√N缩放，为量子传感和太赫兹光谱提供新途径。
2025-11-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced optomechanical entanglement and cooling via dissipation engineering
我们提出了一个光机耗散工程方案，通过引入一个具有大衰减率的辅助机械模式来控制光模的态密度。光模的有效线宽可以减小或加宽，体现了耗散工程。为了证明我们的方案在改善光机系统性能方面的能力，我们研究了光机纠缠和声子冷却。结果表明，热声子激发下的光-机纠缠可以通过耗散工程恢复。对于声子冷却，可以实现数量级的改善。我们的方案可以推广到其他系统的多玻色子模式，这是实验上可行的材料和纳米纤维的进步，包括光学法布里-珀罗腔，超导电路，和纳米束光子晶体。
2019-10-10 quant-ph
Photon-mediated Peierls Transition of a 1D Gas in a Multimode Optical Cavity
电荷密度波的佩尔斯不稳定性是声子驱动的强关联物理学的典型例子，与拓扑量子物质和奇异超导性密切相关。我们提出了一种方法来实现一个类似的光子介导的佩尔斯跃迁，使用一个系统的相互作用玻色或费米原子的一维管内的多模共焦腔。横向抽运腔在原子系统中设计了腔介导的金属到绝缘体的转变。对于在Tonks-Girardeau极限下的强相互作用玻色子，这种跃迁可以理解为（通过费米子化）佩尔斯不稳定性。我们将计算扩展到相互作用强度的有限值，并推导出腔场和质量间隙的解析表达式。它们表现出非平凡的幂律依赖于无量纲的物质-光耦合。
2020-07-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Radio-frequency sideband cooling and sympathetic cooling of trapped ions in a static magnetic field gradient
本文详细研究了单原子离子和双原子离子的近基态冷却。我们介绍了一个简单的边带冷却方法的限制原子和离子，使用射频辐射施加到裸露的离子状态在静态磁场梯度，并证明其应用于离子限制在长期的陷阱频率，$ω_z \approx 2π\times 117 $ kHz。对于单个\ybplus离子，边带冷却循环将平均声子数$\left\langle\,n\,\right\rangle$从多普勒极限降低到$\left\langle\,n\,\right\rangle =$ 0.30（12）。这与本实验中理论估计的最低可实现声子数一致。我们将这种RF边带冷却方法推广到两个\ybplus离子的系统，在质心模式下得到声子数为$\left\langle\,n\,\right\rangle =$ 1.1（7）。此外，我们证明了第一次实现的交感RF边带冷却的离子晶体组成的两个单独寻址相同的同位素的相同的物种。
2017-10-25 physics.atom-ph quant-ph
Cooling and squeezing via quadratic optomechanical coupling
我们探讨了光学机械系统的物理，其中光学腔模式参数耦合到机械振荡器的位置的平方。我们推导出一个有效的主方程描述双声子冷却的机械振荡器。我们发现，对于高温和弱耦合，稳态声子数分布是非热（高斯），即使是强冷却的平均声子数仍然有限。此外，我们还演示了如何通过双光束驱动腔实现机械压缩。最后计算了光输出和压缩谱。讨论了在光学谐振腔中采用中间膜结构或超冷原子的光力学实验的意义。
2010-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ground-state cooling enabled by critical coupling and dark entangled states
我们用开放量子系统的方法分析了耦合到相互作用二能级系统系综的机械谐振器的冷却。使用一个精确的分析结果，我们发现最佳的冷却发生时，声子模式临界耦合（$γ\sim g$）的两个能级系统合奏。由于耗散衰减速率$γ$和耦合因子$g$之间的固有参数失配（$γ\gg g$），典型的系统在次优冷却状态下操作。为了克服这一障碍，我们表明，通过机械谐振器的应变分布仔细工程耦合参数允许声子冷却进行通过黑暗（subradiant）纠缠态的\emph{interacting}合奏，从而导致最佳的声子冷却。我们的结果提供了一个新的途径，基态冷却，并应访问的实验演示。
2020-01-05 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
