Universal Quantum Computation in Waveguide QED using Decoherence Free Subspaces
量子发射体与一维类光子储库的相互作用诱导了强的长程耗散耦合，这导致了所谓的退相干自由子空间（DFS）的出现，该退相干自由子空间与耗散解耦。当在发射器上引入弱扰动时，例如，驱动，强大的集体耗散强制执行DFS内的有效一致的演变。在这项工作中，我们明确地表明如何通过引入单站点解析驱动，我们可以使用DFS内的有效动力学来设计一个通用的一组和两个量子比特门内的DFS的两级原子类系统。利用Liouvillian微扰理论，我们计算了系统的相关品质因数，如Purcell因子和驱动器的不完美控制的标度。最后，我们比较我们的结果与以前的建议，使用原子$Λ$系统中的泄漏腔。
2015-12-15 quant-ph
Breaking the Exponential: Decoherence-Driven Power-Law Spontaneous Emission 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）
该研究揭示了在波导量子电动力学中，退相干驱动的幂律自发辐射机制，突破了传统指数衰减定律。
2026-01-09 physics.optics quant-ph
Decoherence-free interaction between giant atoms in waveguide QED
在使用天然和人造原子的量子光学实验中，原子通常足够小，与它们相互作用的电磁辐射的波长相比，它们可以近似为点状。然而，超导量子比特耦合到曲折的传输线，或表面声波，可以实现“巨大的人造原子”，耦合到玻色子场在几个点，波长分开。在这里，我们研究了多个巨原子在多个点耦合到一维（1D）波导的设置。我们发现，巨原子可以通过波导保护从散相干，但仍然有交换相互作用介导的波导。与无退相干的子空间不同，这里整个多原子希尔伯特空间都不受退相干的影响。这对于“小”原子来说是不可能的。我们进一步展示了如何在具有多个原子的设置中设计这种无消相干的相互作用，以实现，例如，具有最近邻耦合的一维原子链或具有全对全连接性的原子集合。这可能在量子模拟和量子计算中具有重要的应用。
2017-11-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing decoherence in plasmonic waveguides in the quantum regime
实验研究了金属条形波导中单表面等离子激元的退相干。在我们的研究中，我们使用马赫-曾德尔配置以前考虑测量原子，电子和光子系统中的退相干。通过在一个臂中放置不同长度的波导，我们能够测量振幅阻尼时间T_1 = 1.90 +/- 0.01 x 10^-14 s，纯相位阻尼时间T_2^* = 11.19 +/- 4.89 x 10^-14 s，总相位阻尼时间T_2 = 2.83 +/- 0.32 x 10^-14 s。我们发现，退相干主要是由于振幅阻尼，因此非弹性电子和光子散射所产生的损失起着最重要的作用，在量子制度的等离子体波导的退相干。然而，纯相位阻尼并不能完全忽略。研究结果将有助于等离子体波导系统的设计，以实现相位敏感的量子应用，如量子传感。开发的探测技术也可以应用于其他等离子体纳米结构，例如用作纳米天线，超材料中的单位细胞和冷原子的纳米陷阱。
2018-02-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Suppressing phonon decoherence of high performance single-photon sources in nanophotonic waveguides
限制基于量子点的单光子源相干性的基本过程是与声子的相互作用。研究了声子退相干对悬浮纳米梁波导中量子点发射单光子不变性的影响。在低温下，不可逆性受到量子点和波导的基本振动模式之间的耦合的限制，并且对纳米束横截面内的量子点位置敏感。我们发现，这种退相干通道可以有效地抑制通过夹紧波导与低折射率的包层材料沉积在波导上。仅用几微米的包层材料，发射的单光子的相干性就大大提高了。我们表明，不可压缩的程度可以达到接近统一，并成为独立的量子点的位置。我们最后表明，包层材料可以起到双重作用，因为它也可以作为一种手段，有效地耦合单光子从纳米光子波导到光纤。我们的提议为基于平面纳米光子平台的不可区分单光子的高效光纤耦合源铺平了道路。
2018-06-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Enhancing quantum transport in a photonic network using controllable decoherence
量子尺度上的传输现象出现在各种系统中，从光合复合物到工程量子设备。有人预测，量子输运的效率可以通过系统和噪声环境之间的动态相互作用来提高。我们报告的第一个实验演示这样的环境辅助量子传输，使用工程网络的激光写入波导，相对能量和波导间耦合量身定制，以产生所需的哈密顿量。可控退相干是通过加宽输入照明的带宽来模拟的，相对于窄带情况，传输效率显著增加。我们表明，集成光学是适合于模拟特定的目标哈密顿以及开放量子系统可控的损失和退相干。
2015-04-23 quant-ph
Realization of quantum walks with negligible decoherence in waveguide lattices
量子随机游动是经典随机游动的量子对应物，最近在量子计算的背景下进行了研究。量子随机行走受到自干扰，导致与经典随机行走明显不同的行为，如弹道传播或因无序而定域。量子行走的物理实现仅在非常小的尺度系统中进行，这些系统受到退相干的严重限制。在这里，我们表明，光子在波导晶格中的传播，近年来已被广泛研究，本质上是量子行走的实现。由于波导晶格很容易在大尺度上构建，并且显示出可以忽略的退相干，因此它们可以作为研究量子行走和量子算法的理想和多功能的实验场所。我们在实验上观察到了大系统（~100个点）中的量子行走，并证实了理论上研究的量子行走效应，包括弹道传播，无序和边界相关效应。
2008-04-10 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Simultaneous monitoring of fluxonium qubits in a waveguide
大多数量子纠错码假设每个物理量子比特的退相干与任何其他物理量子比特的退相干无关。我们可以在一个实验装置中测试这个假设的有效性，在这个实验装置中，通过检查量子位之间的相关性，微波馈线耦合到多个量子位。在这里，我们研究位于单个波导中的磁通量子比特之间的相关性。尽管处于宽带电磁环境中，量子位测量的弛豫时间超过100 us。我们利用级联约瑟夫森参量放大器同时测量了两个磁通鎓量子比特的量子跃迁。在两个磁通鎓量子比特的弛豫时间之间没有观察到相关性，这表明弛豫源是每个量子比特的本地源。我们的架构可以很容易地扩展，以监控更大数量的量子位。
2017-09-17 quant-ph
Deterministic generation of photonic entangled states using decoherence-free subspaces
该研究提出利用半波导中三个发射器的集体态资源，通过无消相干子空间内的量子门操作与亮态耦合的光子发射，确定性生成光子纠缠态，为量子信息技术提供基础支撑。
2025-08-24 quant-ph
Quantum entanglement in coupled lossy waveguides using SU(2) and SU(1,1) Thermo-algebras
本文采用热场动力学（TFD）方法求解耦合损耗波导的主方程。这种形式主义允许使用基本的对称代数SU（2）和SU（1，1），与耦合损耗波导的哈密顿量相关联，来计算各种输入状态（如NOON状态和热状态）的纠缠和退相干作为时间的函数。
2015-07-11 quant-ph
Group delay controlled by the decoherence of a single artificial atom
City University of Hong Kong（香港城市大学）；ShanghaiTech University（上海科技大学）；National Tsing Hua University（国立清华大学）；National Chung Cheng University（国立中正大学）；National Taiwan University（国立台湾大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；National Center for Theoretical Sciences（国立理论科学中心）；Xidian University（西安电子科技大学）
通过调控单一人工原子的退相干实现对微波光速的动态控制，实现正负群延迟的可调制。
2024-09-12 quant-ph
Quantum router of silicon-vacancy centers via a diamond waveguide
Lanzhou University（兰州大学）
本文提出一种基于钻石波导的非马尔可夫量子路由器，利用硅空位中心实现并行量子态传输，解决长程纠缠与退相干问题，推动固态量子网络发展。
2026-02-23 quant-ph
Transport and Quantum Walk of Nonclassical Light in Coupled Waveguides
本文研究了非经典光在耦合波导阵列中的传输和量子行走，这种耦合波导阵列具有很低的退相干等特性，因此非常适合于量子信息的存储。我们展示了压缩如何从一个波导转向另一个波导。我们进一步展示了输入非经典光如何在不同波导之间产生纠缠。我们的结果涉及由于阵列结构的第一次量子化和由于场的量子性质的第二次量子化，也可以用来讨论量子制度中的塔尔博特效应。
2008-07-19 quant-ph
Optical realization of the two-site Bose-Hubbard model in waveguide lattices
基于光在工程光波导晶格中的输运，从理论上提出了双位玻色-哈伯德哈密顿量的经典实现。光晶格使得Fock空间中玻色-哈伯德动力学的直接可视化成为可能。
2011-01-25 quant-ph
Decoherence suppression of open quantum systems through a strong coupling to non-Markovian reservoirs
本文给出了一般开放量子系统，特别是类薛定谔猫态的退相干抑制机制，即通过强耦合到非马尔可夫库。与文献中通常的通过系统与环境解耦来抑制退相干的策略不同，本文利用非马尔可夫库的强反作用来抑制退相干。该机制依赖于非平衡态滞后格林函数的奇点（束缚态）的存在，它完全决定了开放系统的耗散和退相干动力学。作为应用，我们研究了耦合到波导的光子晶体纳米腔的退相干动力学。对光学猫态的退相干进行了强的非马尔可夫抑制。
2011-11-23 quant-ph
Preservation of atomic coherence in double-well optical lattice in presence of decoherence
我们提出了一种量子干涉方法来保持囚禁在光晶格中原子外态的相干性。我们表明，这是可能的，通过适当地选择原子的初始状态。我们证明了这一点的背景下，退相干由于自发发射在一维光学双阱晶格。
2010-02-05 quant-ph
Quantum and classical correlations in waveguide lattices
我们研究了波导晶格中的量子和经典Hanbury Brown-Twiss关联。我们发展了光子对在晶格中传播的理论，预测了晶格系统特有的非平凡量子干涉的出现。在实验上，我们观察到这些干扰的经典对应物使用强度相关测量。我们讨论了经典关联和量子关联之间的对应关系，并考虑了没有经典关联的路径纠缠输入态。我们的结果表明，波导晶格可以作为一个强大的和高度可控的工具来操纵量子态，并提供了新的方法来研究光的量子特性。
2009-03-31 quant-ph
Floquet engineering of localized propagation of light in waveguide array
光在波导阵列或光子晶格中的传播已经成为控制光和模拟经典系统量子行为的理想平台。本文研究光在耦合波导阵列中的传播，其中一个波导的几何结构或折射率被周期性调制。在Floquet理论的框架内，有趣的是发现只要在Floquet本征值谱的带隙区域内形成束缚准稳态模，光在调制波导中就表现出局域传播。这一机制为通过设计周期性结构形成束缚模来限制光场提供了有益的指导。它也是开放量子系统中通过时间周期驱动控制退相干的经典模拟。
2018-02-05 quant-ph
Indirect decoherence in optical lattices and cold gases
两个能级原子与一个共同的热浴的相互作用导致原子之间的有效相互作用，使得随着时间的推移，原子的内部度变得相关甚至纠缠。如果部分原子保持未被观察到，则这在由于与热浴的相互作用而导致的直接退相干之上为所选原子产生额外的间接退相干。我表明，间接退相干可以大大增加，甚至占主导地位的退相干足够大的时间。我调查间接退相干通过热黑体辐射定量的原子被困在定期的位置在光晶格以及原子在随机位置在冷气体中，并显示如何间接相干可以控制，甚至通过实验可访问的参数抑制。
2006-05-31 quant-ph
Interaction between giant atoms in a one-dimensional structured environment
巨原子--在多个离散点与光耦合的量子发射体--由于其许多有前途的性质，如无消相干相互作用，正在成为量子光学的一个新范例。虽然大多数以前的工作都考虑了耦合到开放连续波导的巨原子或耦合到结构化浴的单个巨原子，但在这里，我们研究了由结构化波导介导的两个巨原子之间的相互作用，例如，一种光子晶体波导。这种环境的特征在于有限的能带和带隙，其影响超出马尔可夫制度的原子动力学。在这里，我们表明，在带内，消相干的相互作用是可能的不同的原子腔失谐，但从连续波导的情况下退化的时间延迟和其他非马尔可夫效应。在能带之外，原子通过束缚态的重叠相互作用，我们发现，对于某些参数，巨原子可以比小原子更强烈地相互作用，并且距离更长-例如，当限制每个耦合点可实现的最大耦合强度时。所得结果可用于量子模拟和量子门的实现。
2022-08-08 quant-ph
Testing unconventional decoherence models with atoms in optical lattices
已经提出了各种模型，其中修改了薛定谔方程，以解释大质量物体的空间相干性的衰减。虽然光学机械系统和物质波干涉与大集群是有前途的候选人来测试这些模型，我们在这里表明，使用现有的技术原子的光晶格，这些模型中的一些可以有效地进行测试。特别是，我们比较了非常规的退相干由于量子引力介绍了埃利斯和同事[物理。B ${\bf 221}$，113（1989）]和由于晶格光子的散射而引起的常规退相干，并得出结论，在制备产物原子态的实际情况下，用几个原子实现了最佳性能。详细的分析表明，单原子在10 cm尺度上离域约1秒可以有效地检验假设的量子引力诱导退相干。
2016-01-20 quant-ph
Perfect transfer of arbitrary continuous variable states across optical waveguide lattices
研究光学波导晶格中连续变量态的完美传输，提出演化哈密顿量条件，支持任意纯/混合、高斯/非高斯态，可扩展至多维并实现SWAP门。
2025-06-27 quant-ph
Dirac equation on a square waveguide lattice with site-dependent coupling strengths and the gravitational Aharonov-Bohm effect
本工作的主要目的是提出一个理论上的建议，实施的$(2 + 1)$维狄拉克方程在经典的重力和电磁背景中的二维波导阵列。为此，开发了一种用于在二维波导阵列中实现与位置相关的有效耦合常数的框架。狄拉克方程的可实现性在所提出的方案下对规范和时空背景提出了较小的要求;然而，广泛的物理时空，如所有真空和静态解，被证明是可实现的。作为一个有趣的和有指导意义的例子，我们讨论了桌面实现的引力阿哈罗诺夫-玻姆效应：在设计了一个思想实验，其中签名的引力阿哈罗诺夫-玻姆效应可以被检测到，我们简要地讨论了如何模拟这样的设置可以在原则上实现使用建议的波导设置。
2020-12-20 quant-ph
Strongly coupled giant-atom waveguide quantum electrodynamics
Lanzhou University（兰州大学）
通过分析复合系统能谱中的束缚态，揭示了巨原子非马尔可夫动力学行为，为抑制退相干和开发量子互连器件提供指导。
2026-05-27 quant-ph
Giant-Atom Quantum Batteries
Fuzhou University（福州大学）；RIKEN（理化学研究所）；Tianjin University（天津大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；University of Michigan（密歇根大学）
针对量子电池受环境退相干影响而老化的难题，提出利用巨原子非局域耦合的编织构型，实现退相干免疫的相干充电，并支持长程手性单向能量转移，为抗退相干充电协议提供指导。
2025-10-27 quant-ph
Multi-Photon Synthetic Lattices in Multi-Port Waveguide Arrays: Synthetic Atoms and Fock Graphs
激活物理系统内部状态之间的转换已经成为创建格和复杂网络的一种有吸引力的方法。在这种方案中，物理系统的内部状态或模式被视为抽象空间中的格点或网络节点，其维度可能超过系统的表观（几何）维度。这引入了合成维度的概念，从而为基础研究和应用提供了全新的途径。在这里，我们分析表明，通过多端口波导阵列的多光子状态的传播引起的合成尺寸，其中一个单一的波导系统产生了众多的合成晶格。由于这些合成晶格存在于光子数空间中，因此我们引入了伪能量的概念并证明了它在研究多光子干涉过程中的实用性。具体地说，相关的伪能量算子的谱生成相关状态的唯一排序。与广义的伪能梯算子一起，这允许通过与合成原子相关联的伪能项图来表示多光子态的动力学。因此，赝能表示导致简明的解析表达式的本征系统的$N$光子通过$M$最近邻耦合波导传播。在$N>2$和$M>2$的体系中，Fock空间的非局域耦合产生了迄今为止未知的全光暗态，这些暗态显示出有趣的非平凡动力学。
2020-04-02 quant-ph
Stabilizing remote entanglement via waveguide dissipation
本文利用波导中的连续驱动与耗散，在芯片上连接的一对超导量子比特间自主稳定远程贝尔态纠缠，实验测得并发度约0.504、稳定时间常数56±4 ns，为分布式量子计算、传感和通信提供退相干保护的稳态纠缠方案。
2024-02-24 quant-ph
Simulating and probing many-body quantum states in waveguide-QED systems with giant atoms
提出在巨型原子波导QED中模拟对角AAH模型的理论框架，利用波导光子介导相互作用并探测能谱，高精度再现Hofstadter蝴蝶谱并区分多体局域相与扩展相。
2025-02-15 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
Numerical study of Wigner negativity in one-dimensional steady-state resonance fluorescence
在数值研究中，我们研究了一维波导中相干驱动二能级原子产生非经典光场的稳态过程。具体来说，我们寻找具有负维格纳函数的状态，因为这样的非经典状态是量子信息处理应用的资源，包括量子计算。我们发现，在原子位置处的反射镜终止的波导可以提供Wigner负态，而无限长的波导产生严格正的Wigner函数。此外，我们的研究揭示了量子态的纯度与其维格纳负性之间的联系。我们还分析了退相干对态的负性的影响。
2019-09-05 quant-ph
From Dirac to Diffusion: Decoherence in Quantum Lattice Gases
我们描述了一个模型的内部（自旋）自由度的量子晶格气体粒子与环境浴的相互作用。我们施加的约束，粒子-浴相互作用是固定的，而浴的状态是随机的，粒子-浴相互作用的效果是宇称不变的。宇称不变性的条件定义了作用于自旋自由度和浴的酉群的子群。我们得到了一个一般的限制的李代数的酉群定义这个子群，从而保证宇称不变性的粒子浴相互作用。我们表明，广义的量子格子气以这种方式产生一个模型，经典和量子离散随机游走作为不同的限制。我们提出了初步的模拟结果，说明在弱量子噪声的存在下的中间行为。
2005-07-04 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
Chiral excitation and effective bandwidth enhancement in tilted coupled optical waveguide lattices
光从侧面耦合到波导晶格的光波导逃逸提供了一维腔阵列中受激二能级原子的自发发射过程的光子模拟。根据费米黄金法则，当原子共振频率落在晶格的阻带中时，衰变过程被阻止，而时间反演对称性确保自发发射的光子具有相等的概率在阵列的相反方向上传播。当量子发射体以恒定速度沿着晶格漂移时，这种情况会发生巨大变化。在波导光学模拟中，原子漂移是通过引入波导轴相对于晶格轴的轻微几何倾斜来模拟的。在这种设置中，阵列中的光激发是手性的，即光在晶格的优选方向上传播，并且即使波导远离紧束缚晶格带失谐也允许耦合。
2020-11-23 physics.optics quant-ph
Enhanced cooperativity for quantum-nondemolition-measurement--induced spin squeezing of atoms coupled to a nanophotonic waveguide
我们研究了纳米光子波导附近原子-光界面中协同效应的增强，并将其应用于原子自旋的量子非破坏（QND）测量。这里，每个原子的协同性由测量强度与退相干率之间的比率确定。反直觉地，我们发现，通过将原子放置在一个方位角的位置，引导探测模式具有最低的强度，我们增加了合作。这是因为QND测量强度取决于探针和被引导到正交偏振模式中的散射光之间的干涉，而退相干速率取决于探针的局部强度。因此，通过适当地选择几何形状，对于高度各向异性模式，良好散射与不良散射的比率可以大大增强。我们应用这一点来研究自旋压缩所造成的QND测量自旋投影噪声通过法拉第效应在两个纳米光子的几何形状，一个圆柱形波导和方形波导。我们发现，大约2500个原子和使用现实的实验参数，$ \sim 6.3 $和$ \sim 13 $ dB的压缩可以分别实现在矩形和方形波导。
2018-03-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Aharonov-Bohm photonic cages in waveguide and coupled resonator lattices by synthetic magnetic fields
我们提出了一种在准一维波导或耦合谐振腔晶格中捕获光子的方法，该方法基于带电粒子的Aharonov-Bohm笼的光学模拟。光捕获是由合成磁场引起的阿哈罗诺夫-博姆型相消干涉引起的，合成磁场是通过波导/谐振器传播常数/谐振的周期性调制来实现的。
2014-09-27 physics.optics quant-ph
Spontaneous emission of Schrödinger cats in a waveguide at ultrastrong coupling
约瑟夫森电路提供了一个现实的物理设置，其中光物质精细结构常数可以成为一阶，允许达到由非微扰效应超过标准量子光学占主导地位的制度。简单的过程，如自发发射，因此获得了多体特征，可以使用量子叠加相干态的时间相关态矢量的新描述来解决。我们发现，自发原子衰变在超强耦合导致光谱宽薛定谔猫，而不是单色单光子的排放。这些猫状态保持部分纠缠与发射器在中间阶段的动态，即使在发射后，由于一个大的分离的时间尺度之间的快速能量弛豫和指数缓慢的退相干。一旦量子比特的退相干最终建立，量子信息就完全转移到发射的猫的状态。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Spin gases as microscopic models for non-Markovian decoherence
我们分析了一个微观退相干模型，其中整个系统被描述为一个自旋气体。自旋气体由N个经典运动的粒子组成，它们具有额外的相互作用的量子自由度（例如自旋）。对于各种多体纠缠探测态，我们分析了此类自旋气体中探测自旋与环境自旋之间相互作用引起的退相干。我们可以处理介观环境（10^5个粒子）。我们提出的格子气，这可以实现中性原子在光晶格跳跃的结果，并显示非马尔可夫和相关噪声的影响，以及有限的尺寸效应。
2005-06-24 quant-ph
Zak phase of photons in optical waveguide lattices
Zak相位，即在布洛赫粒子穿过布里渊区的绝热运动期间获得的Berry相位，提供了一维晶体势中布洛赫带的拓扑不变量的度量。在这里，光子结构，基于工程晶格的倏逝耦合光波导，提出了检测Zak相位差的光子进行布洛赫振荡在拓扑不同的布洛赫带的二聚超晶格。
2013-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Waveguide lattice based architecture for multichannel optical transformations
我们认为耦合波导晶格作为一个架构，实现了广泛的多端口变换。在这种结构中，一个特定的传输矩阵是通过设置的逐步配置文件的传播常数所看到的领域在晶格中的演变。为了研究变换能力，已经描述了随机采取的一组传递矩阵和离散傅立叶变换、Hadamard和置换矩阵的特定情况的实现。由于波导晶格方案比传统的集总参数方案更紧凑，因此我们的结构可能有利于在未来的光子信息处理系统中使用。
2021-03-03 physics.optics quant-ph
Effective magnetic fields for photons in waveguide and coupled resonator lattices
受原子光学中光子辅助隧穿的光学模拟的启发，提出了一种在耦合光波导或谐振腔的正方形晶格中实现光子有效磁场的方法。它示出的人工磁场可以通过应用的折射率梯度和周期性的集总相移或调制的传播常数/共振，而不需要调制的耦合强度。
2013-10-18 physics.optics quant-ph
Resonance Energy Transfer and Quantum Entanglement Mediated by Epsilon-Near-Zero and Other Plasmonic Waveguide Systems
由于偶极-偶极相互作用的固有短程性质，二能级量子发射体之间的纠缠和共振能量转移通常限于亚波长距离。此外，由于辐射和非辐射损耗引起的退相干和退相，量子系统的纠缠很难长时间保持。在这项工作中，我们通过呈现有效的长距离发射极间纠缠和由ε近零（ENZ）和其他等离子体波导类型（如V形凹槽和圆柱形纳米棒）介导的两个光学量子比特之间的共振能量转移的大幅增强来超越上述限制。更重要的是，我们明确地表明，ENZ波导谐振能量转移和纠缠性能大大优于其他波导系统。只有激发的ENZ模式具有与强且均匀的电场分布相结合的无穷大相速度，这导致了巨大的能量传递和有效的纠缠，而与ENZ波导中的发射器间隔距离和纳米级位置无关，这是一个可以潜在地容纳多量子比特纠缠的有利特征。此外，瞬态纠缠可以进一步改善，变得几乎独立于有害的退相干效应时，光学活性（增益）介质嵌入ENZ波导内。我们还提出，有效的稳态纠缠可以通过使用一个相干的外部泵浦方案来实现。最后，我们提出了一种通过计算二阶关联函数来检测稳态纠缠的实用方法。所提出的研究结果强调了等离子ENZ波导在设计设想的芯片上量子通信和信息处理等离子纳米器件中的重要性。
2019-06-14 physics.optics quant-ph
Multidimensional super- and subradiance in waveguide quantum electrodynamics
我们研究了多维量子网络的集体衰变率，其中一维波导形成一个相交的超矩形晶格，量子比特位于晶格点。我们引入并激发了\emph{dimensional reduction of poles}（DRoP）猜想，该猜想通过连接到具有一维拓扑结构的波导（例如量子比特的线性链）来确定此类网络的所有集体衰减率。使用DRoP，我们考虑了多维量子网络中的多体效应，如超辐射，亚辐射和连续束缚态。我们发现，与一维线性链不同，多维量子网络具有不同层次的超辐射，我们称之为多维超辐射。此外，我们推广了$N^{-3}$标度的子辐射在一个线性链的$d$维网络。
2020-11-14 quant-ph
Photonic lattice simulation of dissipation-induced correlations in bosonic systems
我们提出了一种一维（1D）相互作用玻色子系统中耗散诱导相关性的光学模拟，使用二维（2D）线性光子波导阵列和仅经典光。我们表明，在一维晶格中的两个玻色子的情况下，可以模拟现场两体耗散动力学使用线性二维波导阵列与损耗对角波导。传播光的强度分布直接映射出波函数，允许人们用简单的测量来观察耗散引起的相关性。除了现场模型，我们还表明，一个广义的模型，包含最近邻耗散相互作用，可以设计和探测在拟议的设置。
2015-02-25 quant-ph
Photonic Loschmidt echo in binary waveguide lattices
时间反演是经典物理和量子物理不同领域中最令人感兴趣但又最难以捉摸的波动现象之一。时间反演原则上需要翻转系统的哈密顿量的符号，导致初始状态的恢复（Loschirton echo）。在这里，它表明，可以观察到的光子的Loschirm回波的光学设置，而不诉诸反转的哈密顿量。我们考虑光子在一个二元波导晶格中的传播，并表明，通过交换两个子晶格后，一定的传播距离，可以观察到一个Loschillo回波。在一维和二维波导晶格中给出了单光子和NOON态的Loschirm回波的例子。
2017-06-28 physics.optics quant-ph
Effects of finite trapping on the decay, recoil, and decoherence of dark states of quantum emitter arrays
本文研究了有限阱深和光介导力对量子发射体阵列中亚辐射态的影响，发现这些效应会导致衰减率随时间变化、振动能量转移及状态混合，并提出了通过优化阵列配置以减轻退相干的策略。
2025-08-12 physics.atom-ph 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
Deterministic coupling of ultracold atomic lattice to a suspended photonic waveguide
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
该研究实现了超冷原子晶格与悬空光子波导的确定性耦合，为中性原子量子计算和量子模拟的可扩展性提供了新途径，并支持高精度光学读取和纳米级光场成像。
2025-11-22 quant-ph
Entanglement and decoherence in spin gases
我们研究了自旋气体中的纠缠动力学。自旋气体由（大量）相互作用的粒子组成，它们的随机运动用经典方法描述，而它们的内部自由度用量子力学描述。我们确定的纠缠，自然发生在这样的系统中的特定类型的量子相互作用。同时，这些系统提供了微观模型的非马尔可夫退相干：一组粒子与其他粒子属于背景气体的相互作用被精确地处理，集体和非集体退相干过程之间的差异进行了研究。我们给出了玻尔兹曼气体和晶格气体的定量结果，这可以通过中性原子在光晶格中的跳跃来实现。这些模型可以有效地模拟介观尺寸（N~10 ^5）的系统。
2005-02-01 quant-ph
Superradiance paradox in waveguide lattices
最近，有人提出，耦合到波导的两个点状量子发射体的集体辐射衰减，由一个自发发射光子的相干长度相当的距离分开，导致一个明显的$^{\prime}$超辐射悖论$^{\prime}$，其中一个不能决定是否独立或集体发射发生。该悖论的解决源于强非马尔可夫动力学所产生的延迟场介导的原子相互作用。在这里，我们提出了一个集成光学平台来模拟超辐射悖论，基于波导晶格中的光子逃逸动力学。值得注意的是，马尔可夫衰变动力学和独立的光子发射可以恢复频繁（类泽诺）观察系统。
2020-08-14 physics.optics quant-ph
Topological Anderson phase in quasi-periodic waveguide lattices
晶格的拓扑平凡带可以被系统中的无序驱动到拓扑相。本文考虑了一个处于平凡拓扑相的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）波导晶格，证明了耦合常数中的准周期无序可以驱动晶格进入拓扑非平凡相.提出了一种基于准周期波导晶格边缘光动力学的检测拓扑安德森相位出现的方法。
2020-08-14 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Boundary-Driven Exceptional Points in Photonic Waveguide Lattices
Politecnico di Milano（米兰理工大学）；IFISC (UIB-CSIC), Instituto de Fisica Interdisciplinar y Sistemas Complejos（综合物理与复杂系统研究所（巴利亚多利德大学-西班牙高等科学研究委员会））
该研究通过侧耦合缺陷在无限长光子波导晶格中诱导边界驱动的异常点，揭示了非马尔可夫记忆核对共振轨迹和共扼条件的影响，为探索记忆增强的非Hermitian物理提供了实验平台。
2026-03-07 physics.optics quant-ph
Interfacing superconducting qubits and single optical photons using molecules in waveguides
我们提出了一个有效的光-物质界面之间的单光子和超导量子比特的光学频率。所需的接口是基于一种混合架构，该架构由嵌入光波导内部的有机分子组成，并与放置在波导外表面附近的超导量子位电耦合。我们表明，高保真度，光子介导的，遥远的超导量子比特之间的纠缠可以实现与入射脉冲在单光子水平。这种低的光水平对于实现与超导量子位的相干光学接口是非常期望的，因为它使由光的吸收引起的退相干最小化。
2017-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Waveguide Quantum Electrodynamics with Giant Superconducting Artificial Atoms
光-物质相互作用的模型通常会调用偶极近似，其中原子被视为点状物体，与它们相互作用的电磁模式的波长相比。然而，当原子的尺寸和模式波长之间的比率增加时，偶极近似不再成立，原子被称为“巨原子”。到目前为止，在巨原子体系中使用固态设备的实验研究仅限于耦合到短波长表面声波的超导量子比特，仅探测原子在单一频率下的特性。在这里，我们采用了另一种架构，实现了一个巨大的原子耦合小原子的波导在多个，但分离，离散的位置。我们实现的巨原子，使可调谐的原子波导耦合与大的开关比和耦合光谱，可以通过设备设计工程。我们还证明了多个巨原子之间的退相干自由的相互作用，介导的准连续谱的模式在波导-一种效果，是不可能实现与小原子。这些功能允许这种架构中的量子位在原位在受保护和发射配置之间切换，同时保留量子位-量子位相互作用，为高保真量子模拟和非经典巡回光子生成开辟了新的可能性。
2020-07-03 quant-ph
Spatially dependent decoherence and anomalous diffussion of quantum walks
我们分析了一个离散时间量子行走的长时间行为的退相干具有很强的空间依赖性，作用在一半的晶格。我们表明，除了限制情况下的退相干参数，量子行走在后期的行为亚弹道，这意味着量子行走的特征没有完全破坏。与期望相反，渐近行为是非马尔可夫的，并且依赖于退相干的量。这一特征在广义手征分布（GCD）的长时间值上表现得很明显。
2012-03-30 quant-ph
