Theory of an optomechanical quantum heat engine
光机械腔中光与机械激发之间的相干相互转换可用于设计量子热机。该热机基于冷光子储库和热声子储库之间的奥托循环[Phys.Rev.Lett. 112，150602（2014）]。在我们以前工作的基础上，我们（i）对发动机的工作和效率进行了详细的理论分析，（ii）对该方案背后的量子热力学进行了调查。特别地，我们分析了修饰极化子图像和原始裸光子和声子图像的热力学性能。最后，（iii）通过考虑所有相关的噪声源，进行数值模拟以导出量子光机械系统在奥托循环期间的完整演化。
2014-08-13 quant-ph
Quantum heat engine with a quadratically coupled optomechanical system
提出了一种基于二次耦合光机系统的量子热机。该系统的光学组件被周期性地驱动与非相干热驱动，这在机械组件中引起周期性振荡。在二次光-机相互作用下，力学模从初始热态演化到热压缩稳态，并通过计算Wigner函数得到了验证.该系统的动力学被确定为一个有效的四冲程奥托循环。我们通过评估耗散功率、负载下的最大功率和最大可提取功来研究发动机的性能。结果表明，采用二次光学机械的发动机比采用线性光学机械的发动机具有更大的功率。这种效应可以用力学模的量子态中存在压缩来解释。
2019-10-09 quant-ph
Transmissive optomechanical platforms with engineered spatial defects
本文研究了单模光通过振动机械元件阵列时的光机械光子-声子耦合。正如最近所示的特定情况下，一个周期性阵列的膜嵌入在一个高精细光学腔[A。雪雷布角基因和A. Dantan，物理学评论快报，\textbf{109}，223601，（2012）]，腔内线性光机械耦合可以在所谓的\textit{transmissive regime}中的单个元件值上显著增强，其中对于不动的膜，整个系统对光是透明的。在这里，我们将这些调查扩展到准周期阵列中存在的工程空间缺陷的膜位置。特别是，我们表明，本地化的光模式引起的缺陷相结合的访问的透射制度窗口可以导致额外的增强的强度的线性和二次光机耦合。
2014-06-23 quant-ph
Quantum signatures in quadratic optomechanical heat engine with an atom in a tapered trap
我们研究如何量子签名可以出现在一个单原子热机组成的一个原子被限制在一个锥形的陷阱，并受到热和冷的热库。在Ref. [1]的文件。我们这样一个系统使用二次光机模型，并确定一个有效的奥托循环系统的动态。我们比较了发动机的性能在量子和经典的制度，通过评估的功率耗散。我们发现，降低温度是不够的，使单原子引擎的参考。[1]真正的量子增强型热机。我们表明，这是必要的，使陷阱更不对称和限制，以确保量子关联引起的功率输出的增强。
2022-08-17 quant-ph
Quantum optomechanical straight-twin engine
我们提出了一个实现的量子热机的混合微波光机系统，是一个经典的直双引擎的模拟。它利用了一对极化子模式，作为异相量子奥托循环。在光场和微波场耦合中必不可少的第三极化激元模式保持在准暗模式中，以抑制来自机械噪声的干扰。我们还发现，从两个极化激元模式的总工作的贡献的波动的特征在于量子相关性，通常导致减少的可提取的工作相比，其经典版本。
2017-06-01 quant-ph
Autonomous Quantum Heat Engine Based on Non-Markovian Dynamics of an Optomechanical Hamiltonian
提出一种由驱动模式调节谐振子频率、耦合双峰值热库的自主量子热机，通过解析与非马尔可夫准经典模型证明其可实现近似奥托循环并输出强相干场。
2024-04-08 quant-ph
Work measurement in an optomechanical quantum heat engine
本文从理论上分析了最近提出的光机量子热机中平均输出功及其涨落的测量方法[K。Zhang { \it等}物理修订信函{ \bf 112}，150602（2014）]。在表明这项工作可以通过连续测量腔内光子数来评估之后，我们讨论了色散和吸收测量方案，并分析了它们对发动机效率的反作用效应。这两种测量方法都被发现会降低发动机的效率，但它们的反作用在质量和数量上都是不同的。对于色散测量，由于光子和声子激发的混合，效率降低，而对于吸收测量，由于与量子探针的相互作用，其减少的光子损失的结果。
2015-04-11 quant-ph
An optomechanical heat engine with feedback-controlled in-loop light
光腔的耗散特性可以通过将其放置在反馈回路中来有效地控制，在反馈回路中，检测腔输出处的光，并且相应的信号用于调制驱动腔本身的激光场的幅度。在这里，我们表明，这种效果可以利用，以提高性能的光机械热机，它利用极化激元激发作为工作流体。特别是，我们证明，通过采用接近不稳定阈值的正反馈，它是可能的参数制度下，这是不可用的，没有反馈，这可能会显着缓解该设备的实际实施，操作该发动机也。
2019-09-11 quant-ph
Thermodynamic cycle in a cavity optomechanical system
一个腔光机械系统是由腔场的辐射压力启动到充当量子谐振器的镜元件上。这种辐射压力在一定程度上可以控制反射镜的热力学特性，如冷却其有效温度。在这里，我们表明，通过适当地设计与量子系统相互作用的热浴的光谱密度，可以有效地打开和关闭量子系统的演化。在腔光学机械系统内，当热浴由镜的多模振荡器建模实现时，这种开-关效应转化为将热能注入或提取出腔场，从而促进四冲程热力学循环。
2014-02-16 quant-ph
Optomechanical cooling with coherent and squeezed light: the thermodynamic cost of opening the heat valve
通过耦合到被驱动的光学腔的机械运动的基态冷却已经在各种光学机械系统中被证明。在我们的工作中，我们提供了一个迄今为止缺少热力学性能分析的光机械边带冷却的热阀。作为性能量化指标，我们不仅研究了最低可达的有效温度（声子数），但也抽空热流作为一个等价的标准冰箱的冷却功率，以及适当的热力学效率，这一切都可以从实验推断腔输出光场的测量。重要的是，除了由相干光馈送的标准光机械设置之外，我们还研究了最近用于实现基态冷却的两种替代设置：用压缩光取代相干激光驱动器或使用具有频率相关（Fano）镜的腔。我们研究了这些设置的动态范围内和超出弱耦合限制，并给出了具体的例子，根据现有的实验系统的参数。通过应用我们的热力学框架，我们可以详细了解这三种不同的光机械冷却设置，从而全面了解正在发挥作用的热力学机制。
2021-05-18 quant-ph
Optomechanical oscillator controlled by variation in its heat bath temperature
提出了一种利用温度相关力产生光机械振荡器低噪声态的方法。我们分析的情况下，量子光机械振荡器（表示为膜）驱动的外力（由活塞产生）。两种系统均嵌入在特定温度$T$下的公共热浴中。活塞施加在膜上的驱动力取决于浴温度。最初，对于$T=T_0$，活塞线性地耦合到膜。然后将浴温可逆地改变为$T\neq T_0$。温度的变化使膜移动，但同时也增加了它的波动。从机械和热力学特性的角度分析了膜的所得平衡态。我们比较了膜的这些特性，并得出它们之间的密切联系。接下来，我们冷却膜的热噪声，使其脱离平衡，仍然与热浴接触。这种冷却保持了具有有效温度$T^\star$的有效正则吉布斯态。在这种情况下，我们研究的平衡量的模拟低噪声的机械状态的膜。
2017-05-10 quant-ph
Quantum reservoir engineering through quadratic optomechanical interaction in the reversed dissipation regime
我们探讨电磁场耦合到机械谐振器通过二次光机相互作用在反向耗散制度的机械阻尼率远大于腔场耗散率。它示出，在这个政权中，腔场有效地获得一个额外的水库，这是由机械浴的温度以及机械阻尼率的条件。我们解析地找到了机械振子冷却或加热耦合电磁场的稳态平均光子数和临界温度。我们还表明，在二次耦合的情况下，可以通过观察腔场的噪声谱来估计的机械振荡器的温度在量子制度。
2017-09-01 quant-ph
Synchronization in microwave optomechanical circuits via coupling engineering to a common environment
本文利用公共环境诱导的非厄米耦合与可调厄米耦合，在机械隔离的微波光机械谐振器间实现非互易同步，并可通过超导电路可控切换同步状态。
2025-01-09 quant-ph
Optomechanical heat transfer between molecules in a nanoplasmonic cavity
我们探讨了局部表面等离子体激元模式是否可以通过与分子振动的光机械相互作用在纳米等离子体激元腔的热点中放置的分子之间传递热量。我们证明，外部驱动的等离子体共振确实诱导一个有效的分子-分子相互作用对应的一个新的传热机制，这甚至可以更有效地冷却热分子比其加热由于振动泵激的等离子体。这种新颖的机制允许通过驱动激光的强度和频率主动控制分子之间的热流速率。
2019-06-26 cond-mat.mes-hall 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
Quantum optomechanical piston engines powered by heat
我们研究了两种不同的光机械系统模型，其中利用两个辐射浴之间的温度梯度来诱导机械谐振器的自持相干振荡。从热力学的角度来看，这样的系统代表了将热量转换为周期性机械运动的自含式热机的量子实例，因此它们可以被解释为宏观活塞发动机的纳米尺度类似物。我们的模型可能适用于在实验室中测试量子热力学的基本方面，并适用于节能纳米技术的应用。
2015-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Permanent Directional Heat Currents in Lattices of Optomechanical Resonators
我们研究了光机械谐振器晶格中的声子动力学，其中相互耦合的光子模式被相干驱动，机械谐振器是解耦的，并连接到独立的热浴。我们提出了一个一般的程序来获得有效的Lindblad动力学的声子模式的任意晶格几何形状，其中的光模式起着有效的水库，介导的声子非平衡动力学的作用。我们展示了如何稳定在任意距离上表现出定向热流的稳态，尽管没有热梯度和机械谐振器之间的直接耦合。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Autonomous optomechanical Maxwell Demon engine
Naturwissenschaftlich–Technische Fakultät, Universität Siegen（锡根大学自然科学技术学院）
该研究提出一种自主光力麦克斯韦妖引擎模型，以阻尼机械振子为指针替代外部测量控制，通过霍尔斯坦型哈密顿量实现热量到量子电池粒子数反转的转化，推导相关主方程并确定高效运行参数范围，探讨实验实现条件。
2026-10-15 quant-ph
Heat transport in harmonic oscillator systems with correlated baths: Application to optomechanical arrays
我们研究了与独立热浴接触的$N$谐振子和耦合到一个共同的振子之间的声子输运，并导出了弱耦合极限下振子之间稳态热流的表达式。我们将这些结果应用到由一对机械谐振器组成的光机械阵列，该谐振器通过辐射压力耦合到单个量子化电磁场模式以及具有不同温度的热浴。在弱耦合的限制，该系统被证明是等效的两个相互耦合的谐振子在一个有效的共同的热浴接触，除了他们的独立浴。稳态占用数和热流推导和讨论在各种制度的利益。
2014-12-23 cond-mat.stat-mech 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
Engineering Optomechanically Induced Transparency by coupling a qubit to a spinning resonator
本文研究耦合二能级量子发射体的旋转光机械环形谐振器，揭示Sagnac效应与量子比特耦合对OMIT及非互易探测光传输的增强与群延迟代价。
2022-10-13 quant-ph
Speeding up adiabatic state conversion in optomechanical system
加速绝热方法在量子信息处理中有着广泛的应用，受到了人们的广泛关注。本文采用基于Lewis-Riesenfeld不变量的逆向工程和无跃迁量子驱动两种方法来实现加速光机系统中的绝热态转换。可以在短时间内实现完美的人口转移。最后分析了无跃迁量子驱动的能量代价。
2017-03-23 quant-ph
Thermodynamics of a phaseonium-driven optomechanical Otto engine
Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
利用相onium原子的量子相干性提升光力学发动机的热力学效率，并通过级联配置实现可扩展性。
2026-09-23 quant-ph
Preservation Macroscopic Entanglement of Optomechanical Systems in non-Markovian Environment
研究了非马尔可夫环境下光机系统的动力学行为。在弱光机单光子耦合情况下，我们给出了一种充分考虑非马尔可夫记忆效应的解析方法。当腔浴耦合强度超过一定阈值时，形成经典腔场的振荡记忆态（称为束缚态）。由于非衰减光学束缚态的存在，即使在没有外部驱动激光的情况下，也保持了非平衡的光机械热纠缠。我们的结果提供了一个潜在的使用，产生和保护纠缠通过非马尔可夫环境工程。
2015-11-04 quant-ph
Generation of cluster states in optomechanical quantum systems
本文考虑了由单腔模与N个机械谐振腔相互作用组成的光机械量子系统。我们提出了一个方案，用于生成任意大小和形状的连续变量图形状态，包括用于通用量子计算的所谓的簇态。该方案的主要特点是，不同于以往的方法，图形状态托管在机械自由度，而不是在辐射的。具体来说，通过2N音激光驱动器，我们工程师的线性哈密顿，这是有助于耗散驱动系统到所需的目标状态。该方案的鲁棒性进行了评估，对有限的相互作用时间和机械噪声，确认它作为一个有价值的方法对量子态工程连续变量计算在固态平台。
2016-01-04 quant-ph
Two-body quantum absorption refrigerators with optomechanical-like interactions
量子吸收式制冷机（QAR）自主地从冷浴中提取热量，并通过利用来自较高温度储层的输入热量将热量倾倒到热浴中。QAR通常需要三体相互作用。我们提出并研究了一个基于类光机耦合的两体QAR模型，工作介质由两个二能级系统或两个谐振子或一个二能级原子和一个谐振子组成。在理想的情况下，没有内部耗散，在实验可实现的参数，我们的模型可以达到的性能系数是任意接近卡诺界限。我们研究的效率在最大功率，约束为实用目的，并表明，通过使用合适的水库工程和开发的非线性光学机械耦合，可以实现效率在最大功率接近卡诺界，虽然功率逐渐接近零的效率接近卡诺界。此外，我们还讨论了非经典关联和希尔伯特空间的大小对冷却功率的影响。最后，我们考虑一个更现实的版本，我们的模型中，我们认为热泄漏，使QAR非理想，并防止它实现卡诺效率。
2020-06-04 quant-ph
Optomechanical disk resonator in the quantum ground state of motion
Université Paris Cité, CNRS, Matériaux et Phénomènes Quantiques（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，物质与量子现象研究所）；Université Paris-Saclay, CNRS, Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心，纳米科学与工程中心）
本文首次实验实现了制备至量子基态的光机械圆盘谐振器，通过布里渊边带光谱测得其机械模式声子占据数为0.66±0.20，并探究了相关激光诱导加热机制。
2025-11-19 quant-ph
Double-passage ground-state cooling induced by quantum interference in the hybrid optomechanical system
我们提出了一个量子干涉冷却方案的纳米机械谐振器（NAMR）的混合光机械系统，其中原子被困在一个光机械腔，耦合到一个额外的光学腔。光机械谐振腔的吸收可以通过原子-腔耦合和腔-腔耦合引起的量子干涉效应来改变。随着量子干涉的使用，用于冷却的期望的转变被增强，以及由于不期望的转变而导致的加热抑制。结果，NAMR振动可以冷却到其基态。特别是，在原子的辅助下，我们的方案在实验上是可行的，即使对于较低质量的腔，这大大降低了实验难度。
2018-02-07 quant-ph
Quantum mechanical study of a generic quadratically coupled optomechanical system
涉及光学腔和机械振荡器的典型光学机械系统依赖于随振荡器位移线性变化的耦合。然而，最近的耦合变化，而不是作为机械位移的平方已经实现，提出了新的可能性，非爆破测量和机械挤压。在这篇文章中，我们提出了一个通用的二次耦合光机哈密顿量的量子力学研究。首先，在忽略耗散的情况下，我们给出了缀饰态、谱、声子统计和纠缠的解析结果。随后，占耗散，我们提供了一个数值处理使用主方程的方法。我们希望我们的研究结果将用于光力学光谱学，状态转移，波函数工程和纠缠产生。
2013-04-22 quant-ph
Entanglement engineering of optomechanical systems by reinforcement learning
研究针对量子系统纠缠工程中纠缠脆弱性与实验表征的难题，提出一种无模型深度强化学习方法，结合反馈控制与弱连续测量来生成并维持量子纠缠，并在量子光机械系统中验证了其有效性，为实验量子系统提供了通用控制原理。
2024-12-31 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A Quantum Heat Machine from Fast Optomechanics
我们考虑一个热力学机器，其中的工作流体是一个量子化的谐振子，是控制的时间尺度上是远远快于振荡器的周期。我们发现，在这种“快速”制度的操作允许访问一系列的量子化学行为，否则是无法访问的，包括热机和制冷模式的操作，量子压缩，和瞬态冷却到温度低于冷水浴。该机器涉及快速周期性挤压操作，并可能使用脉冲光机械相互作用来构建。在快速状态下丰富行为的预测为量子光机械机和量子热力学开辟了新的可能性。
2020-06-05 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
Normal-mode splitting in the optomechanical system with an optical parametric amplifier and coherent feedback
该研究针对光力学系统的正模劈裂调控问题，提出结合光学参量放大器与相干反馈的方案，证明可灵活调控劈裂效应，且优化相关参数可实现增强，为强耦合量子现象研究提供调控手段。
2022-10-09 quant-ph
Coherent control of optomechanical entanglement and steering via dual parametric amplification
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理学院）；Applied Optics Beijing Area Major Laboratory, Beijing Normal University（北京师范大学应用光学北京市重点实验室）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
本文提出利用双倍频放大和反馈环路控制光机械系统中的量子关联，通过调节参数实现强且抗热噪声的量子关联。
2026-09-02 quant-ph
Suppression of Stokes scattering and improved optomechanical cooling with squeezed light
我们发展了一个压缩输入光场的光机冷却理论。我们表明，斯托克斯加热跃迁可以抑制\emph{fully}时，驱动场被压缩低于真空噪声水平在适当选择的压缩相位和有限的压缩量。因此，对激光冷却的量子反作用极限可以降低到零，并且所得到的最终温度然后仅由热声子数与光机械协同性参数之间的比率确定，而与腔线宽和机械频率的实际值无关。因此，用压缩输入场驱动允许制备纳米机械谐振器，即使具有低谐振频率，在它们的量子基态中具有非常接近1的保真度。
2016-11-14 quant-ph
Coherent-feedback-induced photon blockade and optical bistability by an optomechanical controller
众所周知，光机械系统中的一些非线性现象，如强光子阻塞等，在现有的实验技术条件下很难观测到。在这里，我们提出了一种相干反馈控制策略，其中线性腔相干控制的光机械控制器的反馈方式。相干反馈回路将量子非线性从控制器传递到受控腔，增强了量子非线性效应，使得在线性腔和光机械腔中观察到强非线性效应成为可能。更有趣的是，我们发现在单光子弱耦合条件下的强光子阻塞现象可以在量子机制下观察到。此外，相干反馈环导致受控线性腔的双光子和多光子隧穿，这也是典型的量子非线性现象。我们希望我们的工作可以为工程非线性量子现象提供新的视角。
2014-07-11 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
Strong single-photon optomechanical coupling in a hybrid quantum system
工程强单光子光机耦合是光机系统的关键。为此，我们提出了一个由纳米束（声子）耦合到自旋系综和腔（光子）组成的混合量子系统，利用系综-声子相互作用形成的下支极化激元（LBP）的临界特性，可以将LBP-腔耦合增强3个数量级，而上支极化激元（UBP）-腔耦合完全被抑制.我们的方案突破了以往两个谐振子方案中耦合强度小于临界值的条件。此外，在我们的建议，可以诱导强克尔效应。这表明我们提出的方法可以用来研究弱耦合光机系统中的量子非线性和非经典效应。
2021-09-27 quant-ph
A quantum optomechanical Mach clock
我们介绍了一个量子热力学系统，它可以作为一个热钟，类似于恩斯特马赫首先介绍的热钟，其中接触的冷却体之间的温度差可以用作一种关系时间。我们的模型是基于一个光学机械系统中，由于腔冷却速率的调制耦合到一个热浴的机械系统，光子在两个腔之间不可逆地转移。我们对比系综平均视图与一个单一的系统视图使用连续测量的理论，我们表明，通过使一个弱的连续测量系统之间的能量差，一个自然的马赫热钟出现在一个适当的半经典极限。我们研究量子涨落如何修改这一结果。
2017-08-08 quant-ph
Heat capacities of thermally manipulated mechanical oscillator at strong coupling
相干量子振子是量子统计物理和量子热力学的基本物理系统。它们在实验室中的实现通常涉及对环境温度变化敏感的固态器件。我们用具有温度依赖能级的机械振子的等效态来表示具有温度依赖频率的固态光机械振子的态。我们解释的温度依赖性作为一个结果的振荡器和热浴之间的强耦合。我们探索的参数制度对应的力学和热力学特性的异常行为的强耦合的结果：（i）的本地化和加热诱导的纯化，和（ii）两个广义热容的负性。容量可用于证明能级的温度依赖性的非线性。我们的唯象实验为导向的方法可以刺激新的光机械和热机械实验的发展，探索强耦合热力学的基本概念。
2019-03-19 quant-ph
Pulsed excitation dynamics of an optomechanical crystal resonator near its quantum ground-state of motion
使用脉冲光激发和读出以及单声子计数技术，我们测量的瞬态反作用，加热，和阻尼动力学的纳米级硅光机械晶体腔安装在稀释冰箱在基础温度为11 mK。除了观察到光吸收诱导的热声子浴的缓慢（~ 740 ns）开启时间外，我们测量了5.6GHz的“呼吸”声学腔模式的初始声子占有率低至0.021 ± 0.007（模式温度= 70 mK）和328 ± 14 Hz的固有机械衰减率（机械Q因子= 1.7 × 10^7）。这些测量结果表明，尽管存在稳态光学加热，但使用短脉冲测量用于各种量子光学机械应用的可行性。
2015-03-17 physics.optics quant-ph
Nonreciprocal unconventional photon blockade in a spinning optomechanical system
提出了在由光学谐振腔和自旋光机械谐振腔组成的复合器件中，通过非常规光子阻塞（UPB）实现量子非互易性。我们表明，即使有一个非常弱的单光子非线性，非互易UPB可以出现在这个系统中，即，强光子反聚束只能通过从一侧而不是从另一侧驱动器件来出现。这种非互易性的结果从斐索阻力，导致不同的分裂的共振频率的反循环模式。这种非互易量子UPB器件可以特别用于实现例如，少光子二极管或环行器，以及量子手征光子工程。
2019-03-21 quant-ph
Resonance-dominant optomechanical entanglement in open quantum systems
提出一种共振滤波模型，通过消除热机械模式与热浴间显著失谐分量来抵抗退相干，使稳态最大光机械纠缠的鲁棒性提升一倍，并推广至光学腔阵列的长距离纠缠转移。
2023-11-11 quant-ph
Optomechanical generation of a mechanical catlike state by phonon subtraction
我们提出了一个方案来制备一个类似猫态的宏观力学振子，接近相干态叠加。首先，利用储库工程技术，将通过辐射-压力相互作用耦合到光腔中的场的机械振荡器制备成接近压缩真空态。然后使用调谐到腔共振的较低运动边带的短光脉冲探测系统，实现光子-声子交换相互作用。然后，从腔中出现的光子的光子数测量条件下的声子减去猫状状态与负维格纳分布表现出分离的峰和多个干涉条纹。我们使用最先进的光子晶体光机系统证明了这种方案是可行的。
2020-03-12 quant-ph
Force sensing in an optomechanical system with feedback-controlled in-loop light
量子控制技术在宏观尺度上的应用为我们提供了基础物理和实际应用的机会。其中，基于测量的反馈可以有效地控制光学机械系统和量子增强传感。在本文中，我们提出了一种近共振窄带力传感器，具有极低的光学附加噪声的光学机械系统受到反馈控制的环内光。由于反作用噪声和不精确噪声的存在，膜的内禀运动（包括零点运动和热运动）受到测量附加噪声的影响。我们表明，在最佳的低噪声制度，该系统是类似于一个光机械系统包含一个近量子限制的光参量放大器耦合到一个工程水库与腔相互作用。因此，反馈回路增强了系统对输入的机械响应，同时保持测量的光学附加噪声低于标准量子极限。此外，基于反馈的系统提供比没有反馈的相同系统大得多的放大带宽。
2021-06-21 quant-ph
Nonreciprocal topological phononics in optomechanical arrays
我们提出了一个强大的和可调的非互易声子传输平台的基础上阵列的光学机械微环。在我们的方法中，时间反演对称性被光子自旋轨道耦合的相互作用打破，使用最先进的几何方法和光机械相互作用。我们证明了这个系统的拓扑保护的性质，通过调查其鲁棒性的缺陷。这种类型的系统可以在基于声子的信息存储和信号处理设备中找到应用。
2020-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering long-lived vibrational states for an organic molecule
分子的光力学性质是拉曼光谱在一个世纪前发现的。今天，分子是高性能量子光学机械平台的有希望的竞争者，因为它们的小尺寸和大能级分离使它们在本质上对热搅动具有鲁棒性。此外，化学合成的精度和产量可以确保量子技术应用的可行路线。然而，挑战在于分子振动与环境声子的耦合将它们的相干性限制在皮秒时间尺度。在这里，我们通过对其周围环境的声子工程将分子的光学机械质量提高了几个数量级。通过给分子穿上其纳米环境中长寿命的高频声子模式，我们实现了毫秒时间尺度的光子存储和检索，并允许光力学中出现单光子强耦合。我们的策略可以扩展到分子光机网络的实现。
2021-04-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Engineering Optical and Mirror Bi-stability Mechanically
本文研究混合光机械系统在强驱动与弱探测场下的光学及镜面位移双稳性，揭示耦合、调制场振幅与相位等参数的控制作用，并提出可调谐电光机械开关应用。
2023-07-07 physics.optics quant-ph
Minimum-Time Cavity Optomechanical Cooling
光机械冷却是现代量子技术承诺的许多奇异应用的先决条件，为了最大限度地减少环境的不良影响，在短时间内实现它至关重要。我们制定的腔光机械冷却作为一个最小时间的最优控制问题的反德西特空间的适当的尺寸和使用勒让德伪谱优化方法找到最小的时间和相应的最优控制，为各种值的最大耦合率之间的腔场和机械谐振器。本框架还可以应用于在最短时间内产生光机械纠缠，并提高光机械量子热机的效率。
2015-10-11 math.OC quant-ph
Optomechanical cooling beyond the quantum backaction limit with frequency modulation
在通常的光机械冷却中，即使系统没有热元件，它仍然有一个量子极限-称为量子反作用极限（QBL）-与散粒噪声有关的最小声子数。通过研究光机系统（OMS）的边带冷却机制，发现在系统中引入能够抑制Stokes加热过程的频率调制（FM），可以显著改善边带冷却。我们分析并论证了在标准OMS的整个稳定区中声子数低于QBL重新定义的原因。通过数值求解从具有宽系统参数的量子主方程导出的二阶矩的微分方程，进一步检查上述分析，所述宽系统参数范围从弱耦合（WC）到超强耦合（USC）和分辨边带（RSB）到未分辨边带（USB）制度。与没有FM的情况相比，即使在常规的不稳定区，也可以实现稳定的基态冷却。
2018-11-14 quant-ph
Microscopic Theory of Heat Transfer across a Vacuum
该研究针对真空中声子热传递缺乏微观量子电动力学理论的问题，基于一维光机械腔建立非相对论微观理论，推导二阶有效哈密顿量并验证相关依赖关系，为纳米热管理和腔光力学研究提供新支撑。
2025-08-04 quant-ph
Nonreciprocal Optomechanical Entanglement against Backscattering Losses
我们提出了如何实现光和运动的非互易量子纠缠，并揭示了它对随机损失的反直觉鲁棒性。我们发现通过Sagnac效应分裂自旋共振器的反向传播光，光子和声子可以在选定的方向上强烈纠缠，但在另一个方向上完全不相关。这使得即使在没有任何经典非互易性的情况下也可以实现量子非互易性，并且还可以在实际设备中实现对抗后向散射损失的显著纠缠恢复。我们的工作提供了一种通过利用各种非互易器件来保护和设计量子资源的方法，用于构建抗噪声量子处理器，实现手性网络和反作用免疫量子传感器。
2020-10-06 quant-ph
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
Nonequilibrium thermodynamics and power generation in open quantum optomechanical systems
针对非平衡开放量子腔—原子系统难以建立量子发动机热力学解释的问题，本文提出基于持续耗散热流的能量平衡框架，并在弱、强光力学耦合极限下分析时间晶体发动机的功率、效率与亚稳态。
2024-03-04 cond-mat.stat-mech quant-ph
