"Cartesian light": unconventional propagation of light in a 3D superlattice of coupled cavities within a 3D photonic band gap
我们探讨了光在三维光子带隙晶体中耦合谐振腔超晶格中的非常规传播。这种3D腔超晶格是零无序极限下自旋和电子的安德森模型的光子模拟。利用平面波展开方法，计算了具有立方倒木堆结构的三维腔超晶格的色散关系，揭示了五个典型的类四极共振耦合腔带.对于五个频带中的三个频带，我们观察到在$(k_x, k_z)$对角方向上的色散带宽显著大于在其他方向上的色散带宽。为了解释色散带宽的方向性，我们采用紧束缚方法，从中我们推导出耦合系数在3D。对于所有会聚的耦合腔带，我们发现光主要在包括笛卡尔$(x, y, z)$方向在内的几个高对称方向上跳跃，因此我们提出了“笛卡尔光”的名称。光在带隙中的这种3D笛卡尔跳跃产生作为超晶格布洛赫模式的传播，其根本上不同于晶体中的常规3D空间扩展布洛赫波传播，不同于光隧穿通过带隙，不同于耦合谐振器光学波导，也不同于光在间隙边缘处的扩散。
2018-12-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
What is the best planar cavity for maximizing coherent exciton-photon coupling
我们比较了用于强激子$-$光子耦合的替代平面腔结构，其中常规的分布式布拉格反射器（DBR）和三种非常规类型的腔镜$-$空气/GaAs DBR、Tamm $-$等离子体镜和亚$-$波长光栅镜。我们设计和优化的平面腔建立与每种类型的镜子在一侧或两侧的最大真空场强度。我们讨论的权衡$-$关闭性能和制造难度的每一个腔结构。我们发现，与子$-$波长光栅镜腔允许同时最强的字段和高腔质量。本文提出的优化设计原则和技术将为物质$-$光耦合半导体的研究和应用提供指导，尤其是在选择腔体材料和腔体制造工艺时需要更大灵活性的新材料系统。
2017-08-08 cond-mat.mes-hall
Unconventional fractional quantum Hall states and Wigner crystallization in suspended Corbino graphene
二维电子系统中的液固竞争是凝聚态物理中一个有趣的问题。我们研究了竞争的维格纳晶体和分数量子霍尔（Fractional quantum Hall，HALL）液相在原子级薄的悬浮石墨烯器件在Corbino几何。低温磁导和磁阻测量以及$IV$特性都表明电子输运的强电荷密度依赖性调制。我们的研究结果表明，非常规的C3 H阶段，不适合标准的Jain的系列为传统的C3 H状态，而不是他们似乎起源于残余的相互作用的复合费米子在部分填充较高的朗道水平。并且在填充因子为$ν\lesssim$ 1/5的非常低的电荷密度下，电子结晶成有序的维格纳固体，其最终在填充因子约为$ν\leq$ 1/7时转变成不可压缩的霍尔液体。基于独特的样品结构，我们的实验为增强对相互作用电子的有序相的理解铺平了道路。
2018-05-15 cond-mat.mes-hall
Coherent mechanical noise cancellation and cooperativity competition in optomechanical arrays
研究多个耦合机械谐振器之间的相互作用是光力学领域一个很有前途的新方向。了解相互作用的动力学可以产生丰富的新效应，例如增强耦合和多体物理。特别地，多谐振器光学机械系统允许由于光学腔相干耦合机械谐振器而引起的不同的动态效应。在这里，我们研究了两个SiN膜和一个单一的光学模式的机械响应，并发现腔诱导的本地和腔转导的谐振器所经历的热噪声之间的时间延迟。这导致光学机械相位滞后，导致相消干涉，以可控的方式抵消机械热噪声高达20 dB，符合我们的理论预期。膜之间的有效耦合的基础上，我们进一步提出，推导和测量的集体效应，协同竞争的机械耗散，其中一个谐振器的线宽取决于其他谐振器的耦合效率（协同）。
2022-02-02 cond-mat.mes-hall physics.optics
Transmission of a microwave cavity coupled to localized Shiba states
我们考虑强关联量子点，隧道耦合到两个超导导线和电容耦合到一个单模微波腔。当超导能隙为最大能级时，能隙内形成多个Shiba态。这些态对基态的竞争发出了量子相变的信号。我们证明，光子测量可以用来探测这种本地化的Shiba状态。此外，量子相变可以精确地从传输信号的突变。采用数值重整化群方法进行计算。
2015-12-26 cond-mat.mes-hall
Microwave cavity detected spin blockade in a few electron double quantum dot
通过将双量子点中的少量电子与具有磁场弹性的NbTiN微波谐振腔进行弱耦合，研究了量子点中电子的自旋态。我们观察到一个减少的共振器传输，如果共振器光子和自旋单重态相互作用。一旦量子点基态从自旋单线态变为自旋三线态，这种响应在磁场中消失。在此基础上，我们利用共振光谱绘制了双电子单重态-三重态跃迁。仅通过测量谐振器，我们观察到泡利自旋封锁已知的传输实验在有限的源漏偏置和检测非常规的自旋封锁谐振器光子的吸收触发。
2018-11-09 cond-mat.mes-hall
Competition between Kondo screening and indirect magnetic exchange in a quantum box
纳米尺度的金属原子反铁磁交换耦合到几个磁性杂质的系统中表现出非常规的近藤屏蔽和间接磁交换相互作用之间的重入竞争。根据原子位置的磁矩，总的基态自旋偏离标准Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida微扰理论的预测。这种效应出现在能量尺度上，大于由与环境的耦合引起的能级宽度，并且通过研究磁场依赖性可以实验验证。
2012-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Unconventional quantization of 2D plasmons in cavities formed by gate slots
Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）；Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics (Saratov Branch), Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院科特尼科夫无线电工程与电子研究所（萨拉托夫分院））；Osipyan Institute of Solid State Physics RAS（俄罗斯科学院奥西皮扬固体物理研究所）
本文发现置于二维电子系统上方的平行金属栅极狭缝可形成非常规等离激元腔，其共振条件为狭缝宽度等于波长的八分之一加半波长整数倍，源于栅极边缘反射产生的 -π/4 相移，且该结构无需匹配策略即可实现约 50% 的基本偶极子极限吸收截面。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
Microscopic mechanism of level attraction
耗散光-物质耦合产生的能级吸引收敛了相干耦合产生的典型拉比分裂特征，在拓扑信息处理中表现出了潜力。然而，耗散耦合的微观量子机制仍然不清楚，这给量化和操纵相干耗散竞争带来了困难，从而导致对能级吸引力的灵活控制。在这里，通过耦合磁振子支持驻波和行波腔，我们确定行波状态负责磁振子光子耗散耦合。通过表征磁振子谱线的辐射展宽，我们量化了相干和耗散耦合强度及其竞争。有效磁振子-光子耦合强度，作为竞争的净结果，在量子理论中被解析地呈现，以显示与测量的良好一致性。在这种方式中，我们通过调整磁场转矩磁化或全球腔的几何形状扩展水平吸引力的控制维度。我们的发现为耦合谐振子系统的工程设计开辟了新的途径。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Magnon and photon blockade in a hybrid antiferromagnet-cavity quantum system
研究了反铁磁绝缘体与腔耦合系统中的磁振子和光子阻塞，发现亮暗模行为不同，调节相互作用或施加磁场可优化阻塞效率，为量子信息技术提供单态生成途径。
2025-09-17 cond-mat.mes-hall
Light emission properties in a double quantum dot molecule immersed in a cavity: phonon-assisted tunneling
两种主要机制决定了双量子点中的隧穿过程：激发波函数的重叠，有效地描述为隧穿速率，以及声子辅助隧穿。在本文中，我们研究了在单模光腔中的双量子点分子中，这两种机制之间的竞争所产生的不同的隧穿机制。我们展示了这些制度如何影响每个量子点和腔中的平均激发数，光致发光光谱的光谱分辨率和发射峰，以及二阶相干函数，它是从腔中发射的光的量子度的指标。
2019-10-19 cond-mat.mes-hall 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
Long-range spin-coherence in a strongly-coupled all electronic dot-cavity system
本文对介观点腔系统中自旋相干电子输运进行了理论分析。这种自旋相干输运最近已经在高迁移率二维电子气中实现的点腔混合实验中得到了证实[C. Rössler等人，物理修订信函115，166603（2015）]，并且其光谱特征已经被解释为Kondo型点-铅和分子型点-腔单重态形成之间的竞争。我们的分析提出了在实验中观察到的所有运输功能，并支持主张的自旋相干分子单线态形式跨越整个范围的点腔设备。我们的模型分析包括：（i）二维几何结构的单粒子数值研究，其量子珊瑚型本征态和相关的光谱输运特征，（ii）基于数值和实验研究的观察导出有效的相互作用模型，以及（iii）使用在点的精确本征态之上的主方程方法的组合来预测通过器件的传输特性，腔系统，以及包括近藤物理的运动方程分析。后者提供了额外的温度标度预测的多体之间的相变分子和近藤单线态形成及其相关的运输签名。
2018-01-19 cond-mat.mes-hall
Competition of static magnetic and dynamic photon forces in electronic transport through a quantum dot
从理论上研究了单光子模式下电子通过量子点输运过程中静态磁场力和动态光子力的平衡。量子点系统连接到外部引线，并且整个系统暴露于静态垂直磁场。我们通过调节光子能量$\hbarω_γ$和回旋能量$\hbarω_c$之间的比率$\hbarω_γ / \hbarω_c$来探索通过系统的输运特性。当$\hbarω_γ / \hbarω_c > 1$加入时，电子输运随电子-光子耦合的增加而增强。在这种情况下，光子场主导并拉伸量子点中的电子电荷分布，使其朝向引线的接触区域延伸。当$\hbarω_γ / \hbarω_c < 1$时，发现电子输运受到抑制，因为外部磁场导致点周围电荷密度的圆形限制。
2015-12-01 cond-mat.mes-hall
Correlating Josephson supercurrents and Shiba states in quantum spins unconventionally coupled to superconductors
与超导体耦合的局域自旋引起了几种与库珀对形成和磁交换之间的竞争直接相关的新兴现象。这些效应通常使用光谱方法来仔细检查，该方法依赖于检测由库珀对断裂产生的间隙束缚模式，即所谓的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态。然而，局部磁性杂质对超导序参量的影响在很大程度上仍然是未知的。在这里，我们使用扫描约瑟夫森光谱直接可视化的磁场扰动的库珀对隧道超导电极之间的原子尺度上的效果。通过一次增加一个电子来增加磁性杂质轨道占据，我们揭示了约瑟夫森超电流抑制与YSR态之间的直接相关性。此外，在金属制度，我们发现零偏异常，打破了现有的框架的基础上竞争近藤和库珀对单线态形成机制。基于第一性原理计算，这些结果是合理的非常规自旋激发引起的有限的磁各向异性能量。我们的发现对依赖于量子自旋和超导性之间相互作用的现象具有深远的影响。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Trion-polaritons : How strong coupling to a cavity changes the orbital and spin properties of trions
与微腔强耦合的二维电子系统的基元光激发是三振子极化激元。使用变分方法，我们证明了库仑相互作用和轻物质耦合之间的竞争起着至关重要的作用，在确定最低能量的轨道和自旋性质的trion极化激元。当光-物质相互作用超过裸三重态束缚时，由于腔介导的自旋轨道效应，单重态和三重态三重态混合，这反过来又导致外层电子玻尔半径的强烈增加。在这种强腔耦合制度，三振子极化激元由一个激子极化激元包围一个弱束缚电子，是让人想起一个相干的里德伯激发。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coupling and Decoupling of Polaritonic States in Multimode Cavities
我们证明了一种新的类型的过渡内的强耦合制度，它改变了多模腔中的耦合机制。我们表明，这种转变大大修改了描述极化激元的哈密顿量，使得不同的腔模式要么通过材料纠缠，要么完全解耦。这种解耦转变的发生是由于材料中的耗散与有限群速度之间的竞争，有限群速度控制着信息在腔体和分子之间的传播。结果表明，在腔量子电动力学中通常不考虑的光速对腔极化激元的形成及其动力学行为起着至关重要的作用。
2020-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity-coupled double-quantum dot at finite bias: analogy with lasers and beyond
本文从理论和实验上研究了电压偏置的InAs半导体双量子点（DQD）与超导传输线谐振器偶极耦合的光子和电子输运性质。在有限偏压下，系统地考虑了声子的存在和引线效应，得到了腔光子与DQD电子耦合系统约化密度矩阵的主方程.随后，我们推导出传输，相位响应，光子数和非平衡稳态电子流的解析表达式。我们证明了有限偏压下的耦合系统实现了非常规形式的单原子激光，并分析了离开腔的光子流的光谱和统计特性。在透射模式下，系统对入射光通量表现为可饱和的单原子放大器。最后，我们证明了光子发射对稳态电流的反作用是很大的。我们的分析结果相比，精确的主方程的结果建立各种分析模型的有效性制度。我们将我们的研究结果与现有的实验测量结果进行比较。
2014-03-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Competition between disorder and interaction effects in 3D Weyl semimetals
我们研究了在无序存在下相互作用的三维Weyl半金属的低能标度行为。为了实现一个重整化群分析的理论，我们专注于一个短程相关的障碍潜力的影响，检查然而，这种选择是不是必不可少的定位不同阶段的外尔半金属。我们证明了在相互作用理论的重整化群流中存在一条不动点线，对应于无序驱动的向扩散金属相的转变。沿着该边界，临界无序强度相对于非相互作用理论经历了强烈的增加，这是库仑和无序诱导相互作用的非常规屏蔽的结果。的Schwinger-Dyson方程的补充决议，使我们能够确定系统的完整的相图，示出的流行的重整化半金属相的中间相互作用强度的制度，和邻近的非费米液相特性的强相互作用制度的3D Weyl半金属。
2017-03-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Optimal condition to probe strong coupling of two-dimensional excitons and zero-dimensional cavity modes
与耦合到零维（0 D）光子腔的二维（2D）激子跃迁相关联的光-物质相互作用从根本上不同于量子点或色心中的耦合局域激发，量子点或色心与腔限制模式分布相比具有可忽略的空间范围。通过计算表面沉积的二维材料和一维光子晶体纳米束模式的激子跃迁的辐射-物质耦合，我们发现，由于激子包络函数面积最小化和总积分场最大化之间的竞争，单层材料存在最佳空间范围，使这种相互作用强度最大化。这与迪克模型的直觉相反，迪克模型中的振子强度预计会随着振子的数量单调增长，这与单层面积相关，假设激子波函数在整个量子阱上离域。我们还发现，在激子-腔失谐量接近于零时，波导集成腔的直接传输效率会受到严重抑制，这表明可以通过使用侧耦合腔来进行实验以获得更好的性能。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics
Competition between horizontal and vertical polariton lasing in planar microcavities
填充有包含激子共振的活性材料的平面微腔在光锥内具有平面内波矢量的辐射激子-极化激元（极化激元）模式。它们还具有至少一种通过全内反射在腔平面中引导的模式，并且除了通过缺陷或样品边缘之外，该模式不辐射耦合到真空模式。我们表明，极化激元受激散射介导的极化激元激光可以同时发生在两种类型的模式在微腔。通过调节激子和辐射光子模式之间的失谐，可以有利于辐射模式或导模中的极化激子激光。我们的结果表明，这两种类型的极化激元激光模式之间的竞争可能发挥了作用，在许多以前的观察极化激元激光和极化激元玻色-爱因斯坦凝聚。
2019-01-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Photon pumping, photodissociation and dissipation at interplay for the fluorescence of a molecule in a cavity
本文提出光学腔中双原子分子的精确模型，同等处理电子与核运动，涵盖莫洛谱、谐波产生与解离竞争及荧光对泵浦和耗散的依赖，为相关实验提供通用模板。
2023-02-17 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Theory of strong down-conversion in multi-mode cavity and circuit QED
我们重新审视了多模腔量子电动力学（QED）的超强耦合制度，定义为当量子比特和最近的腔模式之间的真空拉比振荡的频率超过腔的自由光谱范围时发生。一个新的预测，腔的线性光谱，在消失的功率极限测量，可以获得一个复杂的精细结构与量子比特诱导级联相干单光子下转换过程。这种多体效应很难用强力数值方法来描述，而且在红外和紫外波段对光-物质耦合参数都很敏感。我们专注于超导磁通鎓量子位耦合到长传输线部分的示例情况。在这样的电路QED设置的转换率可以很容易地超过几MHz，这是足够克服通常的退相干过程。通过非常规的规范选择，使分析计算成为可能，其中量子位电路分别通过低频/高频极限中的通量/电荷变量与辐射相互作用。我们对精细光谱结构的预测为量子光学中的“强下转换”机制奠定了基础，在该机制中，在非线性介质中激发的单个光子自发下转换的速度比它被吸收的速度更快。
2022-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Magnetic light amplification by stimulated emission of radiation in subwavelength systems of a dielectric cavity and magnetic quantum emitters
本文提出由高折射率介电腔和磁量子发射体构成亚波长磁激光器，推导实现条件，并通过硅盘等系统数值验证其可行性，发现磁Purcell因子可比电Purcell因子高约10^3倍，为增强磁光-物质相互作用开辟新途径。
2023-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity magnon-polaritons in cuprate parent compounds
量子物质的腔控制可能为研究和操纵多体系统提供新的途径。一个特别吸引人的想法是使用空腔来增强超导性，特别是在非常规或高$T_c$系统中。受此启发，我们提出了一个方案，用于耦合太赫兹谐振器的反铁磁波动的铜酸盐母体化合物，这被认为是提供胶水的库珀对在超导相。首先，我们推导出与平面氧相关的Neél级磁振子激发和极性声子之间的相互作用。该模式也耦合到腔电场，并且在存在自旋-轨道相互作用的情况下介导腔和磁振子之间的线性耦合，形成杂化磁振子-极化激元。这种杂交与光子动量线性消失，这意味着需要近场光学方法，我们分析一个简单的模型。然后，我们推导出腔和磁振子之间的高阶耦合，它只存在于双层系统中，但不依赖于自旋轨道耦合。这种相互作用被发现是大的，但只耦合到bimagnon运营商。结果，我们发现一个强大的，但严重阻尼，双磁振子腔相互作用，产生高度不对称的腔线形状在强耦合制度。最后，我们概述了几个有趣的扩展我们的理论，包括载流子掺杂的铜氧化物和其他强相关的系统与太赫兹尺度的磁激发的应用。
2021-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Absorption and Photoluminescence in Organic Cavity QED
有机微腔可以被设计成达到强和超强光-物质耦合的奇异量子机制。然而，由于涉及电子、振动和腔光子的相干过程和耗散过程之间的竞争，对其光谱信号的微观解释可能具有挑战性。我们在这里开发的Holstein-Tavis-Cummings模型和马尔可夫处理耗散的基础上的理论框架，以解释以前无法解释的有机微腔的光谱特征一致。我们确定了暗振动极化激元的形成条件，这是一类新的光物质激发，在吸收中不可见，但会导致强烈的光致发光线。我们发现，光子泄漏从暗电子振动极化激元可以负责增强光致发光在较低的极化激元频率，也解释了明显的击穿的吸收和发射之间的互易性在附近的裸分子跃迁频率。与实验数据的成功比较证明了我们的理论的适用性。
2016-11-17 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Transport of pseudothermal photons through an anharmonic cavity
在非平衡条件下，量子光学系统显示出与凝聚态不同的不寻常性质。其根本原因是光子本征态可以具有任意的占据数，而在电子系统中，这些占据数受到泡利原理的限制。在这里，我们解决了稳态传输的赝热光子之间的两个波导连接通过一个腔与玻色哈伯德光子之间的相互作用。其中一个波导受到宽带非相干泵浦。我们预测的洛伦兹和高斯混沌光的腔发射的制度之间的连续过渡。丰富多样的非平衡输运制度揭示了零频噪声。存在三种极限情况，其中噪声-电流关系由幂律$S\propto J^γ$表征。洛伦兹光对应于Breit-Wigner类透射和$γ=2$。高斯制度对应于多体运输与散粒噪声（$γ=1$）在大电流，但是，在低电流，我们发现一个非常规的指数$γ=3/2$表示多光子跃迁和非相干泵浦之间的非平凡的相互作用。在Keldysh场论和Caldeira-Leggett有效作用量的框架下，得到了光子退相的非微扰解.这些发现可能与超导量子比特中的光子阻塞、热态转移和光子统计探测的实验有关。
2021-07-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
