Optomechanical sideband cooling of a micromechanical oscillator close to the quantum ground state
将介观力学振子冷却到其量子基态是制备和控制大尺度物体低熵量子态的基础。在这里，我们预冷70 MHz的微机械石英振荡器的占用低于200量子的热化它与600 mK的冷3 He气体。通过结构缺陷态的两能级系统诱导的阻尼被证明是强烈减少，同时作为一种新的测温方法，独立量化由于冷却激光器的过度加热。我们证明了动力学反作用边带冷却可以将平均占有率降低到9+-1个量子，这意味着可以在其量子基态中找到（10+-1）%的时间。
2010-11-01 quant-ph
Optomechanical damping as the origin of sideband asymmetry
腔光学力学中的边带不对称性已被解释为粒子产生和湮灭过程，其赋予每个相应边带的振幅与'n+1'和'n'激发成比例。我们讨论了这个问题以及其他解释，如量子反作用和噪声干扰，并表明，不对称性是由于光机械阻尼所造成的探针和冷却激光器代替。
2022-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent feedback in optomechanical systems in the sideband-unresolved regime
制备接近其运动量子基态的宏观机械谐振器并产生与光的纠缠，为研究基础物理和开发新一代量子应用提供了巨大的机会。在这里，我们提出了一个实验上有趣的计划，这是特别适合于系统的边带未解决的制度，基于相干反馈与线性，无源光学元件，以实现基态冷却和光子-声子纠缠产生与光机械设备。我们发现，通过引入一个额外的无源元件-无论是一个窄线宽腔或一个反射镜与延迟线-一个光学机械系统在深边带未解决的制度将表现出类似的动态边带解决。有了这种新的方法，基态冷却和光机械纠缠的实验实现是目前集成的最先进的高Q机械谐振器。
2022-10-26 physics.optics quant-ph
Optomechanical second-order sidebands and group delays in a Kerr resonator
从理论上研究了非线性克尔腔中的高阶光机诱导透明过程。确定了由克尔效应引起的光腔模式的频移，这导致信号及其高阶边带的非对称OMIT窗口。我们还发现，边带振幅和相关的群延迟敏感地依赖于克尔非线性的强度。这表明了利用各种非线性光学腔来增强或控制OMIT器件性能的可能性。
2018-01-26 physics.optics quant-ph
Sideband cooling of nearly degenerate micromechanical oscillators in a multimode optomechanical system
多模光机系统是研究量子基态附近物质的基本方面的新兴平台，并且在灵敏感测和测量应用中是有用的。我们研究了两个近简并的机械振荡器耦合到一个微波谐振腔的系统中的光机械冷却。由于光学介导的耦合，两个振荡器杂交成具有强光学机械冷却速率的亮模式和几乎与系统解耦的暗模式。我们发现，在高耦合，边带冷却的暗模式被强烈抑制。我们的研究结果是相关的新颖的光学机械系统，其中多个紧密间隔的模式是固有的。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical state reconstruction and nonclassicality verification beyond the resolved-sideband regime
量子光学力学利用光学手段产生和操纵机械谐振器运动的量子态。这为基础物理的研究和新型量子器件的开发提供了一个有趣的平台。然而，重建和验证力学系统的量子态的挑战仍然是该领域的主要障碍。在这里，我们提出了一种新的方法，允许断层重建的量子态的机械系统，而不需要极高质量的光学腔。我们表明，在不依赖于通常的光与力学之间的状态转移假设，充分的光机哈密顿可以利用压印机械断层图像上的强光相干脉冲，然后可以读出使用成熟的技术。此外，只有少量的测量，我们的方法可以用来见证非经典功能的机械系统，而不需要完整的断层扫描。通过放宽实验要求，我们的技术，从而打开了一个可行的路线验证的量子态的机械谐振器和它们的非经典行为在广泛的光机系统。
2019-01-30 quant-ph
Squeezing-enhanced measurement sensitivity in a cavity optomechanical system
我们确定的理论限制，以挤压增强测量灵敏度的机械运动的腔光学机械系统。机械谐振器的运动被转换成腔光场的正交波动，并且对离开腔的光场执行测量。我们比较了测量灵敏度与相干探测和量子增强探测的机械运动，即相干探测场携带真空态和正交压缩真空态的边带频率，分别。我们发现，量子增强探测在未解决的边带机制中的谐振器的运动感测方面几乎没有改善，但可能会显着增加在已解决的边带机制中的谐振器的测量灵敏度。
2016-11-29 quant-ph
Optimization of optomechanical cooling and entanglement using semi-analytic solutions to the Lindblad master equation
本文通过求解 Lindblad 主方程得到泵浦光机械系统在红、蓝边带下的精确量子态，并据此提出先红边带冷却、再优化蓝边带泵浦的方案，以在热环境中实现最大纠缠时间。
2025-04-11 quant-ph
Quantum-limited force measurement with an optomechanical device
本文研究了利用高反射率的孤立镜在强单色光场照射下形成的光机械装置探测弱相干力的问题。辐射压力激发反射镜的振动模式，诱导入射场的边带，然后通过外差检测来测量。我们确定这样的方案的灵敏度，并表明，使用纠缠输入状态的两个边带模式提高了检测，即使在存在阻尼和噪声作用于机械模式。
2006-10-27 quant-ph
Ground-state cooling of dispersively coupled optomechanical system in unresolved sideband regime via dissipatively coupled oscillator
在色散耦合振荡器的光机械冷却中，仅可能在分辨边带区域中达到振荡器基态，其中腔模线宽小于被冷却的机械振荡器的谐振频率。在本文中，我们表明，色散耦合系统可以冷却到基态在未解决的边带制度使用辅助振荡器，这是耦合到相同的光学模式通过耗散相互作用。辅助振荡器的谐振频率接近目标振荡器的谐振频率;因此，辅助振荡器也处于未分辨边带状态。我们只需要一个单一的蓝色失谐激光模式来驱动腔。
2016-04-12 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Steady-state mechanical squeezing in a double-cavity optomechanical system
研究了机械谐振腔与其中一个耦合腔相互作用，另一个耦合腔作为辅助腔的双腔光机系统的物理特性。该模型可望在获得强光机耦合强度的同时克服光机腔衰减。通过辅助腔的相干干涉，可以在高分辨边带区产生机械谐振腔的稳态压缩。数值模拟和理论分析的机械位移求积的稳态方差的方案的有效性进行了评估。该方案为超越可分辨边带极限的机械压缩提供了一个平台，并解决了目前实验上的局限性。
2016-05-03 quant-ph
Optomechanical cooling of levitated spheres with doubly-resonant fields
悬浮电介质粒子的光机械冷却代表了一种有前途的新方法，在寻求冷却小型机械谐振器向其量子基态。我们研究了自陷机制下悬浮纳米球的双模冷却。我们确定了一个丰富的结构分裂边带（通常的强耦合效应无关的机制）和强冷却，即使当一个模式是蓝色失谐。我们表明，最好的制度发生时，两个光场合作冷却和陷阱的纳米球，其中冷却速率超过一个数量级的速度相比，相应的单边带冷却速率。
2012-07-19 quant-ph
Exploring unresolved sideband, optomechanical strong coupling using a single atom coupled to a cavity
腔QED领域的一个主要趋势是通过减小腔的模体积来提高腔场与被囚禁原子内部自由度之间的相互作用强度。在这样的系统中，很自然地实现强原子-腔耦合，其中相干相互作用强度超过腔线宽，而线宽超过原子陷阱频率。虽然大多数工作都集中在光子与内部自由度的耦合上，但也可以通过考虑原子运动自由度来产生额外的丰富动力学。特别是，我们表明，这样的系统是一个自然的候选人，探索一个有趣的制度的量子光学力学，其中零点原子运动产生的腔频率偏移大于其线宽（所谓的单光子光学机械强耦合），但同时在运动频率不能解决的腔。我们表明，这种制度可以导致一些显着的现象，如原子波函数和单入射光子的散射性质之间的强纠缠，或异常机制，原子运动可以显着升温，由于单光子散射，即使原子被紧紧地困在Lamb-Dicke限制。
2018-04-05 quant-ph
Laser cooling of a nanomechanical oscillator to the zero-point energy
在良好分辨的边带制度的光机腔是理想的适合于无数的量子现象的研究与力学系统，包括反作用规避测量，机械压缩，和非经典状态的产生。对于这些实验，机械振荡器应准备在其基态;剩余运动超过零点运动必须可以忽略不计。机械运动的必要冷却可以通过选择性地驱动反斯托克斯光机械转变使用腔中的光的辐射压力来实现。然而，迄今为止，激光吸收加热的光学系统远远进入解析边带制度，禁止强驱动。对于深层的地面状态冷却，以前的研究，因此采取被动冷却稀释制冷机。在这里，我们采用了高度侧边分辨硅光机械晶体在$^3$他缓冲气体环境中的$\sim 2\text{K}$演示激光边带冷却到平均热占用的$0.09_{-0.01}^{+0.02}$量子（自校准使用运动边带不对称性），这是$-7.4\text{dB}$的振荡器的零点能量，并对应于92%的基态概率。通过激光冷却实现如此低的占有率，为光学领域的广泛量子光学力学实验打开了大门。
2019-12-25 quant-ph
Optomechanical Bell test
驱动光机械腔运动上边带的激光束的光子可以通过光机械参量过程衰减成光子-声子对。随后，声子态可以通过激发下边带映射到光子态，从而在光机械系统中产生光子-光子对。我们在这里证明，这些对可以违反一个贝尔不等式，当它们被测量与光子计数技术之前，在相空间中的小位移操作。我们的研究结果表明，如何检测非本地的光力学相关性，并开辟了设备无关的量子光力学的方式，其中非经典的光力学相关性可以被证明，而无需对状态结构或测量设备的假设。
2015-06-26 quant-ph
Heterodyne photodetection measurements on cavity optomechanical systems: Interpretation of sideband asymmetry and limits to a classical explanation
我们考虑一个光学腔模参数耦合到一个机械振荡器的系统。由于机械振荡器位置的噪声，以谐振频率驱动腔的激光束将获得红移和蓝移边带。在电磁场中没有噪声的经典理论中，这些边带的功率是相等的。然而，在量子理论中，当振荡器的振动激发（声子）的平均数变小时，即，与1相比。我们讨论了这种边带不对称的外差光电探测测量方案的解释，并表明它取决于探测器模型的选择。在光学制度，标准的光电探测理论导致光电流噪声频谱正常和时间有序的期望值。在这种情况下，边带不对称性是机械振荡器的位置噪声谱的量子不对称性的直接反映。相反，对于一个检测器，测量对称的，无序的期望值，我们表明，边带不对称性可以追溯到量子光机械干涉项。这种解释的模糊性不仅适用于机械振荡器，而且适用于与电磁场中的噪声线性耦合的任何自由度。最后，我们还比较了量子理论的一个完全经典的模型，边带不对称性可以产生从经典的光机干涉条款。我们表明，由于振荡器的缺乏零点运动的经典理论中，光电流谱中的边带的性质不同的量子理论在足够低的温度。我们讨论了经典理论和量子理论之间这种偏离的可观察后果。
2016-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical cooling by STIRAP-assisted energy transfer $:$ an alternative route towards the mechanical ground state
标准的光机械冷却方法理想地需要弱耦合和腔阻尼率，这使得运动边带能够被很好地解析。如果耦合太大，则边带分辨冷却是不稳定的，或者旋转波近似可能变得无效。在这项工作中，我们描述了一个协议，以冷却耦合到一个光机械腔中的驱动光学模式的机械谐振器，这也是耦合到另一个辅助光学腔中的光学模式，和两个腔的频率调制。我们表明，通过调制驱动的振幅，以及，可以执行一种类型的STIRAP转移的占领从机械模式的有损辅助光学模式，从而导致冷却的机械模式。我们展示了该协议如何在各种制度，如强耦合和未解决的边带限制，可以优于正常的光学机械边带冷却。
2020-11-04 physics.optics quant-ph
Frequency upconversion of infrared signals via molecular optomechanical cavities
Center for Theoretical Physics & School of Physics and Optoelectronic Engineering, Hainan University（海南大学理论物理中心与物理光电工程学院）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
研究通过分子光力学谐振腔实现红外信号到可见光的频率上转换，分析了不同调制条件下转换效率及噪声特性，发现红移区域反斯托克斯边带转换效率更高。
2026-04-20 quant-ph
Optomechanical Quantum Control of a Nitrogen Vacancy Center in Diamond
我们展示了光机械量子控制的内部电子状态的金刚石氮空位（NV）中心的解析边带制度通过耦合NV的光场和表面声波通过声子辅助的光学跃迁，并利用强激发态的电子-声子耦合的NV中心。光机械驱动的拉比振荡以及光机械边带和直接偶极光跃迁之间的量子干涉已经实现。这些研究打开了使用解析边带光机械耦合的量子控制的类原子的内部状态和运动状态的耦合NV-纳米机械系统，导致发展的固态模拟的被困离子。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Floquet dynamics in quantum measurement of mechanical motion
一个或多个激光场与机械振荡器之间的辐射-压力相互作用引起了广泛的现象：从边带冷却和反作用规避测量到有质动力和机械压缩，再到纠缠和运动边带不对称。在许多协议中，例如耗散机械挤压，使用多个激光器，从而产生周期性驱动的光机械系统。在这里，我们表明，在这种情况下，Floquet动态可能会出现由于存在的克尔型非线性，这是ubiqitious在光学机械系统。具体而言，采用多个探测音，我们进行边带不对称性测量，宏观量子效应，硅光机械晶体边带冷却到40%的基态占领。我们表明，Floquet动力学，由于存在多个泵音，引起了一个人工修改的运动边带不对称性，通过重新分配最初独立分散的热机械边带之间的热和量子波动。对于表现出大的频率分离的泵音，动力学被抑制和精确的量子噪声测温证明。我们开发了一个理论模型的基础上Floquet理论，准确地描述了我们的观察。由此产生的动力学可以被理解为是由傅立叶模式中的合成规范场产生的，该规范场是由克尔型响应的相位滞后产生的。这种新的现象具有广泛的影响，计划利用几个泵浦音，如常用的反作用规避测量，耗散光学压缩，耗散机械压缩和量子噪声测温。我们的观察同样可以用于光学机械Floquet工程，例如通过周期性时间调制产生声音的拓扑相位。
2019-08-18 quant-ph
Optomechanical sideband cooling of a thin membrane within a cavity
我们提出了一个实验研究的动态反作用冷却的基本振动模式的薄的非透明膜放置在一个高精细光学腔。我们研究了辐射压力相互作用如何改变振动模式的力学响应，实验结果与耦合动力学的朗之万方程描述一致。实验是在解析边带机制中进行的，我们观察到冷却因子为350。我们还观察到与腔模频率相对于有效膜位置的扩展中的二次项相关的机械频移，这在其他腔光机设备中通常可以忽略不计。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical second-order sidebands and group delays in a spinning resonator with parametric amplifier and non-Markovian effects
本研究针对含简并光学参量放大器的旋转谐振器，分析了二阶边带与群延迟的调控规律，并拓展至非马尔可夫环境研究，为光力器件调控及相关领域应用提供了新途径。
2024-04-12 physics.optics quant-ph
Cavity-free quantum optomechanical cooling by atom-modulated radiation
本文从理论上研究了原子云与振荡镜的机械运动之间的辐射诱导相互作用。当被连续波辐射照射时，反射镜的运动将引起红色和蓝色边带辐射，这分别增加和减少运动激发。我们发现，通过适当地驱动$Λ$能级原子，与特定辐射边带的镜像关联可以从出射辐射转换为入射辐射。这样的过程使我们能够操纵加热和冷却效果。特别地，我们发展了一种光机冷却策略，可以相互抵消出射和入射辐射的加热效应，从而通过净冷却获得运动基态。在没有腔安装或完美对准的必要性的情况下，我们的建议补充了宏观物体量子冷却的其他努力。
2018-03-01 quant-ph
Tunable optical second-order sideband effects in a parity-time symmetric optomechanical system
从理论上研究了由被动腔和主动腔组成的光学宇称时间（PT）对称系统中的光学二阶边带产生（OSSG）。结果表明，在异常点附近，不仅蓝光探测器-泵浦失谐共振情况下，而且红光探测器-泵浦失谐共振情况下，光开关光开关的效率都有明显的提高。利用实验可得的参数，我们研究了原子系综对OSSG效率的影响。数值计算结果表明，OSSG的效率比一阶边带高出30%，这很容易通过同时调制原子与腔的耦合强度和失谐量来实现。此外，OSSG的效率也可以通过泵浦功率有效地调节，并且当泵浦功率足够强时，效率是鲁棒的。该研究对调制非线性光学特性和控制光传输具有一定的指导意义，有望在光通信领域得到进一步的应用。
2020-01-08 physics.optics quant-ph
Clamped and sideband-resolved silicon optomechanical crystals
针对传统悬浮光力学晶体热耗散差、既有夹持式OMC相互作用弱的问题，提出利用连续谱外高波矢力学模式的新型夹持硅基OMC，首次实现边带分辨区量子级光力学相互作用，耦合率达0.5MHz、协同性提升7倍，可工作于超导量子比特常用频段，为多领域应用开辟新路径。
2023-03-31 physics.optics quant-ph
Quantum-Limited Amplification of Cavity Optomechanics without Resolved Sideband Condition
提出了一种不受可分辨边带条件限制的保相放大方案。因此，我们的增益带宽产品是约一个数量级大于现有的建议。在我们的模型中，一个额外的腔耦合到腔光机系统。因此，我们的工作频率是连续可调的，通过调整两个腔的耦合系数。
2015-06-15 quant-ph
Optical normal-mode-induced phonon-sideband splitting in photon-blockade effect
研究了由两个腔模和一个机械模组成的环耦合光机系统中的光子阻塞效应。这里，机械模式光机械耦合到两个腔模式，这两个腔模式经由光子跳跃相互作用彼此耦合。通过将光子跳跃相互作用看作微扰，我们得到了系统在零光子、一光子和二光子子空间中的本征值和本征态的解析结果。通过对两个腔模的二阶关联函数的解析和数值计算，发现在光子阻塞效应中存在光学简正模诱导的声子边带分裂现象。该工作不仅提供了一种通过调节光子跳跃相互作用来选择最佳光子阻塞驱动频率的方法，而且提供了一种利用腔光子统计来表征简正模分裂的方法。
2021-09-09 quant-ph
Quantum motion of a squeezed mechanical oscillator attained via a optomechanical experiment
实验研究了在嵌入光学腔中的参量调制薄膜谐振器中实现的机械压缩态。我们证明，即使在一个适度温暖的振子，通过分析的运动边带的压缩动力学的量子特性可以揭示和量化。我们提供了一个理论框架，定量解释的意见，并提出了一个扩展的比较与实验。一个值得注意的结果是，每个运动边带的光谱形状提供了一个明确的签名的量子力学压缩状态，而没有必要的绝对校准，特别是在该制度中，在压缩正交的剩余波动降低到零点水平以下。
2020-06-25 quant-ph
A Loop-Shaping Approach to Coherent Feedback Control in Cavity Optomechanical Cooling
Meiji University（明治大学）
本文提出了一种环形塑造方法用于相干反馈控制，通过噪声功率谱描述量子系统与环境的耦合，实现有效耗散系数的直接操控，并展示了在光学机械侧带冷却中同时抑制斯托克斯过程和增强反斯托克斯过程，实现地面态冷却。
2026-04-02 quant-ph
Optomechanical cooling with intracavity squeezed light
我们分析了机械谐振腔中存在简并光学参量放大器时的光学机械冷却性能，该光学机械腔压缩腔光。我们证明，这允许显着提高冷却效率，通过相干抑制斯托克斯散射。增强的冷却也发生在远离解决边带制度，我们表明，这种冷却方案可以更有效地比通过注入到光机械腔的压缩场实现的计划。
2019-06-03 quant-ph
Laser noise in cavity-optomechanical cooling and thermometry
我们回顾和研究量子和经典波动的作用，在最近的腔光学机械实验，现在已经达到了量子制度（机械声子占有率< 1），使用解决边带激光冷却。特别是，激光噪声加热的机械谐振器和光学转换的机械光谱的形式，修改量子和经典的激光噪声挤压，在各种测量条件下导出。利用这一理论，我们分析了我们最近的基态激光冷却和动态边带不对称实验与纳米光机械晶体谐振器。
2012-10-09 physics.optics quant-ph
Squeezed cooling of mechanical motion beyond the resolved-sideband limit
腔光力学提供了一个独特的平台，通过跨越经典量子边界的光场控制微机械系统，为量子技术奠定坚实的基础。目前，光机械谐振器已成为发展精确控制的纳米电机，超灵敏传感器和鲁棒量子信息处理器的有希望的候选人。对于所有这些应用，关键的要求是将机械谐振器冷却到它们的量子基态。在本文中，我们提出了一种新的冷却方案，进一步冷却微机械谐振器通过噪声压缩效应。这种谐振器中的一个正交可以被挤压以在另一个“加热”正交中引起增强的波动，然后可以通过传统的光机械耦合来冷却机械运动。我们的理论分析和数值计算表明，这种挤压和冷却机制提供了一种快速的技术，深度冷却的宏观机械谐振器到一个前所未有的温度区域低于零点波动。
2017-11-16 quant-ph
An optomechanical elevator: Transport of a Bloch oscillating Bose-Einstein condensate up and down an optical lattice by cavity sideband amplification and cooling
分析了在激光泵浦光腔中，原子玻色-爱因斯坦凝聚体与光晶格相互作用的光力学性质，并讨论了在均匀偏置力（如重力）作用下的光力学性质。倾斜晶格中的原子波包经历布洛赫振荡;在腔中，原子对光的反作用导致腔内晶格在布洛赫频率下的时间依赖调制。当布洛赫频率与腔阻尼率的数量级成正比时，我们发现原子在晶格中的输运要么向上，要么向下。输运动力学可以解释为动态反作用引起的边带阻尼/放大的光机械布洛赫振荡器的表现。取决于泵浦腔失谐的符号，原子被传输，或者与偏置力，伴随着泵浦激光的频率的上转换或下转换。我们还评估了使用光机械布洛赫振荡器，使连续测量力的布洛赫频率读出的前景。在这种情况下，我们建立了显着的结果，光学弹簧效应是不存在的，布洛赫频率不修改的反作用。
2016-02-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Recovering correlations in optomechanical heterodyne spectra for high-precision quantum displacement sensing
零差和外差检测代表了使用光学腔的量子位移感测的“双支柱”，已经允许重大突破，包括检测引力波和量子基态冷却机械振荡器的运动。两者在量子光学力学中作为诊断都可能存在缺点，要么通过对称化（零差），要么通过相关性的损失（外差）。我们表明，对于适度的外差拍频（$Ω\sim ω_M/10 \gg Γ$），明智的建设的测量电流的自相关可以恢复（i）频谱具有较强的边带，但没有不精确的噪声基底（ii）频谱是一个混合的，结合零差和外差边带功能。我们用随机数值模拟了实验实现，并发现与分析量子噪声谱非常一致。我们将这种丢失的外差相关性的回顾性恢复称为“r-外差”：由于该方法仅涉及正常外差时间信号的后处理，因此除了对$Ω$的幅度的限制之外，没有额外的实验限制。
2017-04-19 quant-ph
Optomechanical sideband asymmetry explained by stochastic electrodynamics
在随机电动力学的框架内，我们推导了激光束从悬挂镜反射的噪声谱。电磁场遵循麦克斯韦方程组，由确定性部分和随机性部分描述，确定性部分解释了激光场，随机性部分解释了热和零点背景波动。同样，镜面运动满足牛顿运动方程，由确定性和随机性部分组成，类似于朗之万方程。我们考虑一个光电探测器，它记录了从反射镜反射的场的功率，反射镜与频移参考光束干涉（外差干涉）。我们从理论上表明，光电探测器信号的功率谱密度是由四个部分组成：（i）一个确定性项与拍音符，（ii）散粒噪声，（iii）的实际外差信号的反射镜运动和（iv）交叉项之间的相关性测量噪声（散粒噪声）和反作用噪声（辐射压力散粒噪声）。后者引起拉曼边带不对称观察与超冷原子，腔光学力学和悬浮的纳米粒子。我们的经典理论完全再现了实验观测，并与量子理论处理所获得的结果一致。
2022-10-04 physics.optics quant-ph
Negative effective mass, optical multistability and Fano line-shape control via mode tunneling in double cavity optomechanical system
本文从理论上研究了一个固定镜和两个谐波束缚镜组成的双腔光机系统的光学和力学特性。我们证明了该系统中的机械镜具有负有效质量的可能性。工作在强耦合和解决边带制度，我们表明，在一定的约束下，中间的谐振腔的位移是多稳态的。我们还指出存在的光机械诱导吸收（OMIA）和Fano共振。由于有效质量为负，我们的方案可用于量子光机械超材料的研究。
2018-09-15 quant-ph
Ground state cooling and high-fidelity quantum transduction via parametrically-driven bad-cavity optomechanics
光机械耦合涉及分束器和双模压缩类型的相互作用。虽然前者是许多应用的基础，但后者会产生不必要的激励，并且通常是有害的。在这项工作中，我们提出了一个简单但功能强大的方法，基于腔参数驱动，以抑制不必要的激励，不需要工作与深边带分辨腔。我们的方法是基于一个简单的观察：由于光机械双模压缩相互作用和腔参量驱动诱导相关的光子浴模式的压缩变换，它们可以相互抵消。我们说明了我们的方法可以冷却的机械振荡器低于量子反作用限制，并显着抑制边带未分辨光机械传感器的输出噪声。
2020-03-14 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
Intracavity-squeezed optomechanical cooling
宏观机械谐振器的量子基态冷却对基础物理和应用科学都具有重要意义。传统的激光冷却方法受到量子反作用的限制，需要通过机械边带分解才能冷却到基态。提出了利用腔内光压缩来突破量子反作用极限的设想。它对所有的耗散通道都产生量子干涉，并且在某些情况下可以完全消除腔耗散和由此产生的量子反作用的影响，并且无论边带分辨率如何都具有低得多的冷却极限。我们表明，我们的计划，使基态冷却在高度未解决的边带限制，它也超出了弱耦合制度，这提供了机会，宏观力学系统的量子操纵。
2019-10-11 physics.optics quant-ph
A two-dimensional gallium phosphide optomechanical crystal in the resolved-sideband regime
本研究制备并表征了二维磷化镓光力学晶体，在195.6 THz电信频率下实现7.9×10^4的高光学Q因子，其7.7 GHz机械模式超过光学线宽3倍以上，实现450 kHz真空光力学耦合，是低温下长寿命确定性电信光子量子存储器的理想平台。
2024-08-22 physics.optics quant-ph
Hybrid Optomechanical Cooling with Kerr Magnons and Squeezed Vacuum
Wenzhou University（温州大学）；International Quantum Academy（国际量子学院）
该研究提出基于含YIG球的混合光机械系统的冷却策略，利用克尔磁振子和压缩真空实现深度未分辨边带区的高效冷却，性能优于现有方案。
2026-08-21 quant-ph
Preparation and Verification of Two-Mode Mechanical Entanglement Through Pulsed Optomechanical Measurements
提出了一种利用短光脉冲和测量方法在耦合到单个光腔的两个机械模之间产生和验证二分高斯纠缠的方案。我们的协议既不需要解决边带制度，也不低的热声子占有率，并允许产生和验证的量子纠缠在不到一个机械周期的运动。纠缠产生通过有效的双模机械压缩通过调节位置测量。我们研究了纠缠对机械频率和光机耦合率实验偏差的鲁棒性。
2021-01-12 quant-ph
Split-sideband spectroscopy in slowly modulated optomechanics
机械振子与腔体运动之间的光机耦合为介观和宏观尺度上的量子效应的实验研究开辟了新的领域，腔体输出的运动边带为动力学的超灵敏探测提供了新的途径。我们介绍了一个方案，使这些边带分裂不对称，并显示它们如何可以被用来作为实验诊断和签名的量子噪声有限的动力学。我们表明分裂边带与可控的不对称性发生通过同时调制的光-机械耦合$g$和$ω_M$ -缓慢和异相。这种调制是通用的，但已经发生在光学捕获的设置中，其中振荡器的平衡点周期性地变化。我们分析了最近观察到的，但被忽视的，实验分裂边带不对称性，虽然还没有在量子制度，数据表明，分裂边带结构是很容易进入未来的实验。
2016-07-20 quant-ph
Correlated two-photon scattering in cavity optomechanics
本文给出了腔光机系统中双光子散射的精确解析解。这是通过解决整个系统的量子动力学，包括光机械腔和腔场环境，与拉普拉斯变换方法。长时间的解决方案揭示了详细的物理过程以及相应的共振光子频率。通过计算长时间态的双光子联合谱，我们刻画了散射过程中产生的光子关联。在联合谱中可以观察到光子频率反相关的明显证据。此外，我们还计算了腔光子的等时间二阶关联函数。结果表明，辐射压力耦合可以产生光子阻塞效应，光子阻塞效应受到声子边带共振的强烈调制。特别是，我们得到了一个明确的表达式的光机耦合强度确定这些边带调制峰的基础上的双光子共振条件。
2013-04-10 quant-ph
Electromechanical Brillouin scattering in integrated optomechanical waveguides
在著名的受激布里渊散射（SBS）过程中，材料中的自发声学声子被激光激发并将激光散射成斯托克斯边带。SBS在光纤中变得更加明显，并已被利用来放大光信号，甚至实现激光发射。SBS的开发最近在集成光子学平台上激增，因为波导中光子和声子的同时限制导致急剧增强的相互作用。代替被光激励，相干声子也可以以非常高的效率被机电激励，如在射频声学滤波器中所利用的。在这里，我们展示了机电激发布里渊散射集成光机械波导的压电材料氮化铝（AlN）。用纳米制造的机电换能器激发频率为16 GHz的声学声子，以将波导中的反向传播光子散射成单个反斯托克斯边带。研究表明，布里渊散射的相位匹配条件可以通过改变光波长和声波频率来实现可调谐单边带调制。结合布里渊散射光子学与纳米机电系统，我们的方法提供了一个有效的微波和光学光子之间的接口，这将是重要的微波光子学和潜在的量子转导。
2019-05-09 physics.optics quant-ph
Mechanical Squeezing in Quadratically-coupled Optomechanical Systems
本研究在二次耦合耗散光机械系统中，通过调制单频驱动激光振幅产生突破3 dB标准量子极限的强机械压缩，结合边带冷却实现Bogoliubov模式基态冷却，优化边带比增强压缩，在10^4热声子下仍能实现超3 dB压缩与强光机械纠缠。
2022-10-02 physics.optics quant-ph
Enhanced entanglement of two optical modes in optomechanical systems via an optical parametric amplifier
研究了简并光参量放大器（OPA）对与机械谐振腔共同作用的两个腔模的稳态纠缠的影响。两个腔模分别在与机械谐振器相关联的红边带和蓝边带处被驱动，这在可分辨边带的极限下在它们之间产生纠缠。OPA使腔场产生单模压缩，从而显著提高了双模纠缠。研究发现，存在一个最佳的非线性增益的OPA，依赖于系统的温度，从而产生最大的纠缠。这种改进对于低温下的系统尤其显著。
2017-03-08 physics.optics quant-ph
Photon blockade in quadratically coupled optomechanical systems
研究了单色光场弱驱动下二次耦合光机械腔的稳态光子统计。我们通过计算腔光子的二阶关联函数来研究光子阻塞。通过将系统限制在零光子、单光子和双光子子空间内，我们得到了关联函数的近似解析表达式。通过求解包含光学耗散和力学耗散的量子主方程，我们还数值研究了关联函数。结果表明，在深分辨边带和单光子强耦合区，单光子共振驱动将导致光子阻塞，而光子阻塞受到机械环境热噪声的限制.
2013-08-29 quant-ph
Entangling two macroscopic mechanical mirrors in a two-cavity optomechanical system
提出了一种在两腔光机械系统中的两个宏观机械谐振腔之间产生量子纠缠的简单方法。这种纠缠是由单光子在两个腔之间跳跃的辐射压力引起的。我们的结果是解析的，所以纠缠态是明确的。在局域操作之前，这些态都是双模三分量态，因此纠缠度可以很好地用并发度来量化。通过对系统参数的分析，我们发现，要获得最大的平均纠缠，系统必须工作在单光子强耦合区和深分辨边带区。
2014-01-07 quant-ph
Enhancement of three-mode optomechanical interaction by feedback-controlled light
我们实现了一个反馈控制的光学法布里-珀罗腔，其中的传输腔输出被用来调制输入的振幅波动。所得的环内光场的相位相关波动（其可以是子散粒噪声或超级散粒噪声）可以被设计为有利地影响与放置在腔内的纳米机械膜的光机械相互作用。在这里，我们表明，在超散粒噪声制度（“反压扁光”）的环路字段有一个大大减少的有效腔线宽，对应于增加的光机械协同。在这个制度的反馈提高了同时解决边带冷却两个近简并膜机械模式的一个数量级。
2017-05-03 quant-ph
Optomechanical response of a non-linear mechanical resonator
本文从理论上详细研究了耦合到Duffing机械谐振器的光/微波谐振腔响应中的非线性效应。腔由红色或蓝色机械子带的激光驱动，探测激光测量接近腔谐振的反射。在此条件下，我们发现腔体呈现出光机械诱导反射（OMIR）或吸收（OMIA），并研究了在非线性驱动的力学极限下的光机械响应。类似于线性机械驱动，过耦合腔，红色边带驱动可以导致OMIA和OMIR，这取决于驱动的强度，而蓝色边带驱动仅导致OMIR。机械谐振器的相位动力学导致腔的响应形状与驱动Duffing振子的振幅响应形状之间的差异，例如，在弱的红边带驱动下，OMIA下降没有拐点。我们还验证了Duffing模型之外的力学非线性对OMIA凹陷的大小影响不大，但它们影响凹陷的宽度。
2015-07-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Position Estimation of a Parametrically Driven Optomechanical System
本文研究了同时受失谐参量放大和连续量子测量作用的机械振子的位置估计。这个模型，它可以用来产生压缩态，适用于一般的光机电系统。使用随机主方程的形式主义，我们推导出一般公式减少一个正交运动的位置不确定性。导出了从测量记录中提取最优位置估计的滤波器。我们还发现，由于这个计划并没有工作到远反作用为主的制度，实施解决边带冷却改善压缩只有轻微的。
2012-08-03 quant-ph
Optomechanical Cavity Cooling of an Atomic Ensemble
我们证明了原子系综的单个集体运动模的腔边带冷却，直到平均声子占有数为2.0（-0.3/+0.9）。这两个最小占用数和所观察到的冷却速率是在良好的协议与光机模型。冷却速率常数与系综的总光子散射速率成正比，表明了光致冷却过程的合作性质。我们推导出腔冷却的基本限制，无论是集体模式，或同情，单原子自由度。
2011-07-23 quant-ph
Electromagnetially-induced-transparency-like ground-state cooling in a double-cavity optomechanical system
我们建议通过一个电磁感应透明（EIT）的双腔光学机械系统中的冷却机制，其中一个额外的腔耦合到标准光学机械系统中的原始一个机械谐振器接近其基态。通过选择最佳的参数，使得机械谐振器的冷却过程对应于光学涨落谱的最大值，而加热过程对应于光学涨落谱的最小值，可以使机械谐振器的最终平均声子数小于没有附加腔时的平均声子数。我们表明，机械谐振器可以冷却到接近其基态，通过这样的EIT冷却机制，即使原来解决的边带条件不满足在没有额外的腔。
2014-07-19 quant-ph
