Quantum Interference and Complex Photon Statistics in Waveguide QED
我们获得光子统计通过使用量子跳跃的方法定制的系统中，一个或两个量子比特耦合到一维波导。光波导中的光子具有很强的干涉效应，它在量子跃迁和光子统计中起着至关重要的作用。例如，对于单个量子比特，传输光子的聚束是由增加量子比特数量的跳跃预示的。我们发现，等待时间的分布和相关性提供了一个更清晰，更精确的表征光子聚束和反聚束。此外，等待时间可以用于表征隐藏在$g^{(2)}(τ)$中的光子的复杂相关性，例如聚束和反聚束的混合。
2018-02-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generate tensor network state by sequential single-photon scattering in waveguide QED systems
我们提出了一个在波导QED系统中通过光子的顺序散射产生光子张量网络态的方案。我们发现，顺序散射可以将一系列未纠缠的光子转换成任何类型的矩阵乘积态。我们还证明了通过光子再散射产生任意网络表示的投影纠缠对态的可能性。
2017-11-07 quant-ph
Synthesizing electromagnetically induced transparency without a control field in waveguide QED using small and giant atoms
三能级原子中光子的吸收可以通过在其中一个原子跃迁处施加相干驱动来控制和操纵。这种吸收被完全抵消，原子因此变得完全透明的情况被称为电磁感应透明（EIT）。EIT的特征是与其中心频率处的荧光猝灭相关联的窄透明窗口，这表明在该特定点处的非弹性散射被抑制。在波导量子电动力学（QED）中，当多个密集的量子发射体耦合到波导时，会出现类似EIT的透明窗口。透明性取决于原子的分离和能量失谐。在这项工作中，我们研究了一些不同的设置与二能级原子在波导QED都表现出EIT类透明窗口。与真正的三能级原子的情况不同，在我们考虑的系统中不需要驱动场，并且能级的相干耦合由波导介导。我们特别区分具有真正EIT样动力学的系统和那些表现出透明窗口但缺乏荧光猝灭的系统。我们所考虑的系统由小原子和巨原子组成，可以通过与光子或声子耦合的人造原子在实验上实现。这些系统可以为许多EIT应用提供更简单的路线，因为无需外部驱动。
2020-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal two-photon excitation of bound states in non-Markovian waveguide QED
束缚态出现在波导QED系统中，发射极和光子模之间的耦合具有很强的频率依赖性。虽然用单光子波包激发这样的束缚态是不可能的，但由发射体介导的光子-光子相互作用可以用来用双光子态激发它们。在这封信中，我们使用散射理论提供上限的激发概率为一般的非马尔可夫波导QED系统，并表明，这一限制可以达到一个双光子波包与消失的不确定性的总光子能量。此外，我们还分析了具有多个束缚态的多发射极波导QED系统，并提供了一个系统的双光子波包的结构，可以激发这些束缚态的给定叠加。作为具体的例子，我们研究了具有单发射体和多发射体以及时滞反馈的波导QED系统中的束缚态俘获。
2020-09-18 quant-ph
Elliptical rotation of cavity amplitude in ultrastrong waveguide QED
研究了线性波导量子电动力学（QED）系统，即光腔与波导耦合系统的光学响应。我们的分析是基于精确对角化的整体哈密顿量，因此，严格的，即使在波导QED的超强耦合制度。由于腔-波导耦合中的反向旋转项，腔振幅在相空间中的运动一般为椭圆运动。这种椭圆运动变得显着的超强耦合制度，由于大兰姆位移裸腔频率。我们还发现，这样的椭圆运动不传播到输出场，并提出了一个分析形式的反射系数是不对称的谐振频率。
2021-01-11 quant-ph
Atom-field dressed states in slow-light waveguide QED
讨论了由单个或多个原子与有限带宽光子通道强耦合构成的波导QED系统中原子-光子束缚态的性质。这种束缚态是由一个原子和一个局域光子激发形成的，代表了单模腔QED中常见的缀饰态的连续模拟。在这里，我们提出了一个详细的分析与单光子和多光子修饰态的线性和非线性光谱特征，并显示如何形成的束缚态影响波导介导的偶极-偶极相互作用分离的原子之间。我们的研究结果提供了一个定性和定量的描述波导QED系统，这是目前正在开发的光学和微波政权的基本强耦合过程。
2016-07-06 quant-ph
Waveguide QED with dissipative light-matter couplings
本研究将伪厄米对称下的耗散耦合概念推广至波导QED领域，发现了对称破缺、能级吸引等现象，还在拓扑波导QED系统中实现了非标准三阶手性例外点，为非厄米量子现象研究提供新范式。
2025-03-19 quant-ph
Reliable multiphoton generation in waveguide QED
尽管经过了几十年的努力，仍然不可能创造出具有高成功概率和接近单位保真度的单模多光子光态。传播光学光子的复杂量子态将是量子信息科学中各种协议的使能资源，包括用于量子网络中量子节点的互连。在这里，我们提出了几种方法来产生预示的多体纠缠原子和光子态，通过使用出现在波导QED装置中的原子之间的强和长程耗散耦合。我们的理论分析表明，利用波导QED特性的成功概率和成功率是可能的。
2016-03-08 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
Collapse and Revival of an Artificial Atom Coupled to a Structured Photonic Reservoir
结构化电磁库可以导致量子发射器的新动力学。特别是，水库可以被定制为具有与发射器的过去相互作用的记忆，与典型的开放系统的无记忆马尔可夫动力学相反。本文研究了超导量子比特与超导慢光波导库强耦合的非马尔可夫动力学。将量子比特调谐到该波导的通带的光谱附近，我们发现非指数能量弛豫以及量子比特发射率的实质性变化。此外，在将反射边界添加到波导的一端时，我们观察到量子位群体在比量子位发射速率的倒数长30倍的时间尺度上的复兴，对应于发射光子的往返旅行时间。通过调节量子位波导相互作用强度，我们探测了马尔可夫和非马尔可夫量子位发射动力学之间的交叉。这些属性允许未来的研究耦合到结构化水库的多量子比特电路，除了构成必要的资源，用于产生多光子高度纠缠态。
2020-01-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Oscillating bound states in waveguide-QED system with two giant atoms
School of Physical Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学物理科学与技术学院）
研究双巨原子耦合波导系统的连续束缚态，通过分析原子参数和耦合配置，揭示衰减抑制机制，发现静态和振荡束缚态，为量子信息处理提供新平台。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonance fluorescence spectra from semiconductor quantum dots coupled to slow-light photonic crystal waveguides
利用极化子主方程方法研究了相干驱动的量子点耦合到声子池和具有丰富局域光子态密度的光子晶体波导中的共振荧光光谱.已知半导体晶体中量子点的共振荧光光谱显示出强烈的电子-声子相互作用特征，但当耦合到结构化光子库时，量子点发射特性也由光子库的LDOS的频率依赖性决定。在这里，我们调查的同时作用耦合光子和声子浴上的特征Mollow三重态光谱从强驱动的量子点。作为一个结构光子储库的例子，我们首先研究了一个光子晶体耦合腔波导，发现光子和声子在耦合腔波导的上模边缘附近具有反相互作用，从而建立了它们各自的作用在确定发射光谱中的重要性。一般的理论是任意光子水库，并进一步应用于确定共振的荧光光谱从一个现实的，无序的W1光子晶体波导显示重要的光子-声子相互作用的影响，是直接相关的新兴的实验和理论建议。
2016-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
All-optical control of thermal conduction in waveguide QED
本文研究了激光驱动原子作用下的两个一维波导间的热传导。激光器提供对热传导的光学控制。实现了热对温度梯度的可调非对称传导。在调制激光的辅助下，可以抑制从任一波导到另一波导的热传导。同时，获得了与抑制方向相反的方向的传导。激光器的能量流可以显著放大热流。此外，该方案可以像一个热机。
2022-08-16 quant-ph
Unconventional quantum optics in topological waveguide QED
拓扑材料的发现挑战了我们对凝聚态物理的理解，并导致了新颖和不寻常的现象。这激发了最近的发展，将拓扑概念引入光子学，使光以奇异的方式表现。在这里，我们预测几个非常规的量子光学现象时发生的量子发射器与拓扑波导QED浴，即，光子模拟的苏-施里弗-赫格模型。当发射器频率位于拓扑带隙内时，出现手性束缚态，其仅位于发射器的一侧（右侧或左侧）。在存在多个发射体的情况下，它介导它们之间的拓扑、长程可调相互作用，这可以产生奇异相，如双Néel有序态。相反，当发光体的光学跃迁与能带共振时，我们发现非常规的散射特性和不同的超/亚辐射态取决于能带拓扑。我们还研究了开放边界条件的浴的情况下，了解拓扑边缘状态的作用。最后，我们提出了几个实现这些现象可以观察到与国家的最先进的技术。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavitylike strong coupling in macroscopic waveguide QED using three coupled qubits in the deep non-Markovian regime
我们引入了一个三量子比特波导QED系统来模拟最近实验中实现的探测量子比特嵌入类原子镜的腔-QED强耦合机制。然后，我们将这个系统扩展到深非马尔可夫制度，并展示了深远的作用，延迟上的着装共振，允许显着提高极化激元寿命（由许多数量级），调谐的共振，以及实现Fano的共振和同时耦合到多个腔模式。精确的格林函数解决方案的光谱共振，和量子动力学模拟使用矩阵乘积状态，在那里我们展示了额外的控制腔QED系统使用手性探针量子比特。
2021-06-30 quant-ph
Multi-qubit entanglement in bi-directional chiral waveguide QED
研究了多原子双向波导QED中单光子高斯波包诱导纠缠的产生。特别地，我们研究了原子数目的增加对平均两两纠缠的影响。我们表明，通过选择较小的衰减率和手性波导设置，纠缠生存时间和最大生成的纠缠可以增加至少3/2的因素，独立的原子数。此外，我们还分析了失谐量和延迟对纠缠态鲁棒性的影响。我们的结果在基于纠缠的多量子比特量子网络中有潜在的应用
2016-04-13 quant-ph
Atomic waveguide QED with atomic dimers
本文研究用一维亚波长原子阵列替代传统波导，以原子二聚体反称态为发射体，实现波导QED特征，并发现有限阵列与延迟效应导致的非马尔可夫修正。
2021-07-22 quant-ph
Photon Anomalous Blockade in Waveguide Cavity QED with Atomic Mirrors
School of integrated circuits, Tsinghua University（清华大学集成电路学院）；Beijing Automation Control Equipment Institute（北京自动化控制设备研究所）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；CAS Center for Excellence in Topological Quantum Computation, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学拓扑量子计算卓越创新中心）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）
本文研究了波导腔量子电动力学系统中输出场的光子统计特性，发现即使在损耗大、耦合弱的波导腔中，光子阻塞现象仍可能发生，这与传统光子阻塞或非传统量子干涉在腔QED系统中的条件不同。通过主方程和散射理论推导了弱驱动系统中光子阻塞的条件，发现这种异常光子阻塞是由量子芝诺效应引起的，并且对腔内介质原子位置的变化具有鲁棒性。
2026-05-21 quant-ph
Decoherence-Free Qubit and Chiral Emission from a Giant Molecule in Waveguide QED
研究在波导量子电动力学中实现去相干保护与定向光子发射的结合，通过巨分子实现去相干自由量子比特和状态依赖的手性单光子发射，展示了高方向性和低误差的量子操作。
2026-03-28 quant-ph
Modelling quantum light-matter interactions in waveguide-QED with retardation and a time-delayed feedback: matrix product states versus a space-discretized waveguide model
我们提出了两种不同的方法来模拟波导QED系统中的非马尔可夫量子光-物质相互作用，使用矩阵乘积态（MPS）和空间离散波导（SDW）模型。在描述了这两种方法的一般理论和实现之后，我们直接在波导QED中感兴趣的三个热点问题上比较和对比这些方法，包括（i）耦合到无限（一维）波导的两能级系统（TLS），（ii）耦合到具有时延相干反馈的终端波导的TLS，以及（iii）耦合在无限波导内的两个空间分离的TLS。这两种方法被证明是有效的建模多光子非线性动力学在高度非马尔可夫制度，我们强调这些方法的优点和缺点建模波导QED相互作用，包括其在Python中的实现，计算运行时间，以及易于概念理解。我们探讨真空动力学以及制度的强光泵浦，弱激发近似不能应用。MPS方法在建模多光子动力学和长延迟时间时具有更好的扩展性，并且明确包括非马尔可夫记忆效应。相比之下，SDW模型通过空间离散化来考虑非马尔可夫效应，并求解马尔可夫运动方程，但严格包括延迟的影响。SDW模型基于量子光学中最近的碰撞图像的扩展，通过量子轨道技术解决，并且可以更容易地添加额外的耗散过程，包括芯片外衰减和TLS纯退相。这些过程的影响直接显示在反馈诱导的人口陷阱和TLS纠缠空间分离的TLS之间。
2020-11-24 quant-ph
Analytic Few Photon Scattering in Waveguide QED
基于Dyson级数计算的散射振幅，提出了一种波导QED中光-物质耦合的方法。对于包含多个单光子的光学状态，在这个系列中的条款变得越来越复杂，我们提供了一个图解配方，其评估，这是能够产生分析结果。我们的方法完全指定了一个组合的发射器光学状态，允许调查光物质纠缠生成协议。我们利用这些表达式研究了$Λ$ -系统的双光子散射，发现当两个基态从简并态调谐时，跃迁振幅的极点结构发生了显著的变化。
2018-04-04 quant-ph
Two-photon entanglement in multi-qubit bi-directional waveguide QED
研究了双光子高斯波包驱动的双向波导QED中纠缠的产生和控制。特别是，我们专注于如何增加量子比特的数量影响系统中的整体平均成对纠缠。我们还研究了第二个光子的存在如何引入非线性，从而操纵产生的纠缠。此外，我们表明，通过引入手征和小衰减率，纠缠可以存储和增强的2和3倍，分别。最后，我们分析了有限失谐和时间延迟对纠缠的影响。
2016-04-13 quant-ph
Waveguide QED: controllable channel from quantum interference
我们研究了一个波导QED系统，其中包含一个矩形波导和一个二能级系统（TLS），其中横模TMmn定义了被导光子的量子信道。研究发现，TM11通道中的光子丢失可以通过用TMmn通道的某种相干叠加来克服，这种相干叠加被称为可控通道（CC），因为CC中的光子可以被TLS完美地反射或透射，而不会丢失到其他通道中。当光子从与CC正交的其中一个无散射通道（SFC）入射时，暗态出现。其物理机制是与Fano共振相关的多通道干涉。
2013-08-09 quant-ph
Atom-photon dressed states in a waveguide-QED system with multiple giant atoms
该研究分析多巨原子耦合谐振腔波导QED系统的束缚态特性，揭示阈值条件与光子介导相互作用，发现调控耦合构型可获不同相互作用原子链并形成元带，为量子模拟与信息处理提供平台。
2024-03-02 quant-ph
Heisenberg treatment of multiphoton pulses in waveguide QED with time-delayed feedback
由于诱导的非马尔可夫性，包含相干时滞反馈的波导QED系统的动力学在海森堡图像中产生了多时间关联的层次结构。我们建议在希尔伯特空间中的一个完整的状态集上进行投影，将多时间相关性分解为单时间矩阵元素。为了说明这个过程，我们考虑一个典型的例子，一个两级系统耦合到一个半无限波导和量子光脉冲相互作用。我们的方法补充了现有方法的范围，因为它允许计算的动力学下，包括额外的耗散通道在一个数值上精确和有效的方式为任意形状的多光子脉冲的内存要求是已知的。
2022-08-23 quant-ph
Bound state in the continuum and multiple atom state transfer applications in a waveguide QED setup
Northeast Normal University（东北师范大学）；Shenyang Normal University（沈阳师范大学）；Sichuan University（四川大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
本研究在波导量子电动力学设置中实现了束缚于连续态的态，用于高保真度的多原子态转移，展示了其在量子信息处理中的应用潜力。
2025-12-06 quant-ph
QwaveMPS: An efficient open-source Python package for simulating non-Markovian waveguide-QED using matrix product states
Queen’s University（女王大学）
QwaveMPS通过矩阵积状态实现高效模拟非马尔可夫波导-量子电子学系统，降低计算成本，便于研究复杂动态相互作用。
2026-10-27 quant-ph
Few-photon single-atom cavity QED with input-output formalism in Fock Space
描述腔与二能级原子相互作用的Jaynes-Cummings（JC）系统是量子光学中最重要的系统之一。在Fock空间中，利用输入输出理论，我们得到了波导侧耦合JC系统中单光子和双光子输运的解析解。利用这些结果，我们讨论了强耦合和弱耦合两种情况下JC系统作为波导光子开关的条件
2012-08-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multi-channel waveguide QED with atomic arrays in free space
我们研究光散射的二维（2D）阵列的原子驱动到里德伯能级。我们发现，这个问题可以映射到一个广义的波导QED模型，由多个一维光子通道（横模），其中每个方向耦合到相应的里德堡表面模式的阵列。在里德伯阻塞区，不同表面模的集体激发相互阻塞，导致多通道相关光子态。使用的分析方法，我们表征通道间的量子相关性，并阐明集体双光子共振的阵列的作用。我们的研究结果为多模多体物理和自由空间平台上的光子量子信息开辟了新的可能性。
2021-11-22 quant-ph
Phase-controlled bound states in giant atom waveguide QED setup
本文研究巨原子通过两个远距离位点耦合的一维光子波导，发现相位调控的BOC和BIC，给出BOC存在条件及BIC频率与光子分布，并预测由BIC与BOC振荡诱导的量子拍，为利用束缚态操控波导系统提供新途径。
2024-10-20 quant-ph
Particle Production in Ultra-Strong Coupling Waveguide QED
理解大尺度相互作用的量子物质需要处理大量的量子，这些量子是通过将几个粒子散射到一个复杂的量子物体上而产生的。突出的例子是从高能宇宙射线簇射到简并费米气体的光或电驱动。我们在多体量子光学的背景下解决这一挑战，由于最近的发展，电路量子电动力学在超强耦合的动机。粒子生产的问题是解决定量与一个简单而强大的概念植根于量子叠加原理。通过对耦合到高阻抗波导中的单个二能级原子的多光子辐射的研究，说明了这一关键思想。我们惊讶地发现，非共振非弹性发射线型占主导地位的宽带粒子生产，由于大的相空间与贡献，不保存激发的数量。这种频率转换过程在时间相关测量中产生了惊人的信号，可以在量子波导中进行实验测试。这些想法为各种物理系统的模拟开辟了新的方向，从固体中的极化子动力学到复杂的超导量子架构。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of single and two-mode multiphoton states in waveguide QED
单模和双模多光子态是许多量子技术的基石，例如，计量学在光学制度中，这些状态通常是通过将预示的单光子与线性光学工具和后选择相结合来获得的，从而导致固有的低成功概率。在最近的一篇论文中，我们设计了几个协议，利用波导QED诱导的长程原子相互作用，以改善单模多光子发射的性能和协议。在这里，我们给出了这些协议的全部细节，重新审视它们以简化它们的一些要求，并将它们扩展到生成双模多光子态，如Yurke或NOON态。
2018-02-01 quant-ph
Light-matter interaction at the transition between cavity and waveguide QED
本文通过冷原子与含纳米光纤的纤维环谐振器耦合实验，研究腔QED到波导QED的过渡，发现谐振器增长会使拉比振荡消失并出现非马尔可夫特征。
2023-02-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Waveguide QED Analysis of Quantum-Coherent Links for Modular Quantum Computing
本文通过波导QED分析，研究两量子比特共享波导的量子态传输，评估失谐、耦合强度等参数对保真度和延迟的影响，提出高保真低延迟的系统设计要求并探讨可扩展性。
2025-05-23 quant-ph
Waveguide QED: Power Spectra and Correlations of Two Photons Scattered Off Multiple Distant Qubits and a Mirror
我们研究了两能级系统（2LS）在不同的点耦合到一维波导，其中一端是开放的，另一端是开放的（无限波导）或关闭的镜子（半无限）。在注入两个光子（对应于弱相干驱动）时，共振荧光和光子相关性由有效量子比特跃迁频率和衰减速率形成，其基本上由干涉效应修改。与无限波导中的公知结果相反，由耦合到半无限波导的单个2LS反射的光子最初聚束，该结果可以简单地由受激发射解释。随着2LS的数量增加（这里考虑到10个），相关性中的快速振荡会持续很长时间。例如，当入射光子稍微失谐时，无限波导中的透射光子高度反聚束。另一方面，在共振驱动时，非相干反射光子主要分布在光子带隙和几个尖锐的侧峰内。这些特征可以通过考虑马尔可夫体系中单粒子格林函数的极点与时滞相结合来解释。我们的计算不限于马尔可夫制度，我们得到了几个完全非马尔可夫的结果。我们发现，一个单一的2LS在半无限波导不能通过将其放置在节点的光子场去耦，在最近的结果在马尔可夫制度。我们的结果说明了当几个量子比特强耦合到总线（波导）时，可能会发生在量子信息处理中的复杂性。
2015-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bound states in ultrastrong waveguide QED
本文讨论了在旋波近似和激发数守恒的光-物质耦合模型之外，有限带宽波导QED中束缚态的性质。因此，我们将\emph{standard}计算扩展到更宽范围的光物质强度，特别是在所谓的超强耦合制度。我们使用Polaron技术。我们的主要结果如下。我们计算的自发发射率，这是重整化相比，费米黄金法则公式。我们概括了束缚态的存在准则，它们的性质和它们在量子比特热化中的作用。我们通过真空涨落和束缚态讨论了有效的自旋-自旋相互作用。最后，我们勾勒出一个完美的状态传输协议之间的远程发射器。
2020-01-21 quant-ph
Variational waveguide QED simulators
本文提出利用波导QED模拟器的可调范围发射器相互作用构造变分拟设，以更少门和参数精确求解XXZ与Ising量子临界自旋模型基态，并展示了其在噪声下的优势。
2023-02-03 quant-ph
Tunable ultrahigh reflection with broadband via collective atom-atom interaction in waveguide-QED system
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
本研究在一维波导-QED系统中利用集体原子相互作用构建光子带隙实现宽带完全反射，提出拓展超高反射窗口的策略，且窗口参数可通过外场动态调节，为相关量子光学器件提供新途径。
2024-12-12 quant-ph
Photonic state engineering via energy-level crossing by giant atoms in topological waveguide QED setup
School of Physics Science and Technology, Shenyang Normal University（沈阳师范大学物理科学与技术学院）；School of Physical Science and Technology, Soochow University（苏州大学物理科学与技术学院）；Center for Quantum Sciences and School of Physics, Northeast Normal University（东北师范大学量子科学中心与物理学院）
本文提出利用非局部巨原子耦合与拓扑带结构的相互作用，实现对波导量子电动力学中光子束缚态的可控操控，展示了拓扑与非局部光子-物质耦合结合的可行性。
2026-04-16 quant-ph
Chiral SQUID-metamaterial waveguide for circuit-QED
超导超材料是由结构化的基本电路元件设计和制造的，它激发了电路量子电动力学（circuit-QED）中探索非常规量子现象的最新发展。提出了一种将一维约瑟夫森超材料设计为手征波导的方法，通过对其有效阻抗进行编程时空调制。调制电流的形式是行波，其相速度比微波光子的传播速度慢得多。由于布里渊散射过程，光子可以单向传播的非平凡光谱区域出现。考虑超导量子比特与这种超材料波导的耦合，我们分析了马尔可夫和非马尔可夫量子动力学，发现超导量子比特可以单向耗散光子。此外，我们表明，我们的建议可以扩展到级联的量子网络与多个节点，在远程量子比特之间的手征光子传输可以实现。我们的工作可能打开的可能性，利用SQUID超材料实现单向光子输运的电路QED平台。
2023-02-15 quant-ph
Suppression of Local Decay in non-Markovian Waveguide QED
针对亚辐射态仍受局域环境影响的问题，提出构建非马尔可夫波导QED系统，利用延迟相互作用实现极低衰变率，还发现自干涉可自发产生类似效应且能通过合作耦合增强，为长寿命量子器件研发提供新思路。
2024-07-09 quant-ph
Rolled-up Epsilon-near-zero Waveguide reservoir for long-range qubit entanglement
保持量子系统的纠缠态在量子应用中是相关的。然而，由于环境对量子系统的能量耗散，纠缠态的保持受到限制。因此，量子比特所看到的环境的设计是相关的，因为它与量子系统的最终状态有关。本文研究了耦合到由金属和电介质交替层组成的卷起的ε近零（ENZ）波导库中的两个量子比特之间的纠缠的并发度量。我们的数值计算表明，所提出的卷起ENZ波导水库可以保持两个量子比特的纠缠在截止波长的水库通过增强的能量转移。这种卷起的ENZ波导可以作为一个独特的水库，各种量子技术，如量子通信，量子信息处理，和单光子产生。作为概念的证明，我们还证明了这种新的结构可以使用具有成本效益的自滚动技术。
2021-07-28 physics.optics quant-ph
Heralded multiphoton states with coherent spin interactions in waveguide QED
波导量子电动力学提供了产生强相干原子相互作用的可能性，无论是通过适当的原子配置在耗散制度或在带隙制度。在这篇论文中，我们展示了如何利用这些相互作用来产生高度纠缠的原子态，然后这些原子态可以被映射成具有高量子效率的单模多光子态，我们介绍了两种制备原子态的方案，我们讨论了它们的性能，并与以前的方案进行了比较。特别是，我们表明，其中之一达到了高概率的成功，许多原子，但低的Purcell因素的系统。
2017-04-07 quant-ph
Generation of time-frequency entangled photon pairs propagating in separate waveguides in circuit QED setup
时频纠缠光子是各种量子技术领域中大量应用的重要资源。因此，产生纠缠光子的有效和可调的设置是现代量子技术所必需的。在这项工作中，我们提出了一个通用的腔QED设置设计的按需产生的时间-频率纠缠光子对，每个光子在一个单独的波导中传播。我们概述了这种设置在微波超导电路QED架构的潜在化身。我们推导并数值求解了一组控制系统量子态演化的运动方程，使我们能够研究光子发射动力学。利用发射光子对联合谱振幅的Schmidt分解，计算了系统的纠缠熵，分析了纠缠熵与系统参数的关系。我们概述了所提出的多光子时频纠缠态产生方案的潜在扩展。
2022-11-16 quant-ph
Implications of exceptional points for few-photon transport in waveguide quantum electrodynamics
我们确定了非厄米特系统中的例外点物理和波导量子电动力学（QED）系统中的少光子束缚态之间的一般联系。我们证明了在波导QED系统中，局域量子系统存在一个例外点，最紧束缚的少光子束缚态出现在例外点。我们说明了这种连接与明确的计算波导QED系统中，波导耦合到Jaynes-Cummings系统。我们的结果提供了例外点物理的量子特征，并表明例外点物理可以用来理解和控制光子-光子相互作用。
2018-06-29 quant-ph
Phase-modulated Autler-Townes splitting in a giant-atom system within waveguide QED
非局域发射极-波导耦合产生了所谓的巨原子，代表了量子光学和波导QED领域的一种新范式。本文研究了单光子在一维波导中与二能级或三能级巨原子的散射。由于光子在原子-波导耦合点之间来回传输/反射产生的自然干涉，通过调节巨原子的尺寸，可以通过周期性相位调制来动态控制光子的传输。对于二能级巨原子系统，我们证明了能量移动依赖于原子的尺寸。在受驱动的三能级巨原子系统中，Autler-Townes分裂受到巨原子的强烈调制，其透射谷宽度（反射范围）随原子尺寸的变化是可调的。我们的研究将有助于基于巨原子介观甚至宏观量子节点的量子网络中光子或声子的控制。
2021-12-07 quant-ph
Retardation effect and dark state in a waveguide QED setup with rectangle cross section
本文研究矩形截面准一维波导中双原子的耦合动力学，分析TM模环境导致的集体耗散与延迟效应，并提出原子连线垂直于波导轴以利用暗态保持完全耗散的方案。
2022-06-20 quant-ph
Single-photon scattering in a giant-molecule waveguide-QED system
研究了由两个耦合巨原子组成的人造巨分子与一维波导耦合时的相干单光子散射。由于每个巨原子通过两个耦合点耦合到波导，分子与波导的耦合有三种不同的耦合构型：分离耦合、编织耦合和嵌套耦合。利用实空间方法得到了单光子透射和反射振幅的精确表达式。结果表明，散射谱的行为取决于两个相邻耦合点之间的相移、耦合组态以及两个巨原子之间的耦合。具体地，我们研究了在马尔可夫和非马尔可夫机制下的光子散射，其中光子在两个相邻耦合点之间的传播时间分别被忽略和考虑。在马尔可夫极限下，通过选择适当的相移，可以得到巨分子波导-QED系统中不同耦合组态下的非对称Fano线型，并且可以通过这三种耦合组态下两个巨原子之间的耦合强度来调节传输窗口.特别是，在这些配置中的多个反射峰和谷恢复在非马尔可夫制度。本文的工作为基于巨分子波导-QED系统的可控单光子器件的研究奠定了基础。
2022-07-31 quant-ph
Programmable Coherent Memory Kernels for Quantum Reservoir Computing in Waveguide QED
Quantum Advanced Research Center, QuARC-CSIC（量子先进研究中心）；Instituto de Física Fundamental, IFF-CSIC（基础物理研究所）；Department of Physics, Shanghai University（上海大学物理系）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid ICMM-CSIC（马德里材料科学研究所）
本文提出波导QED量子储层，通过耦合几何控制相干延迟反馈，实现可工程化的任务相关记忆，并在NARMA预测中验证其有效性。
2026-09-24 quant-ph
Photonic Bound States and Scattering Resonances in Waveguide QED
本文研究了任意手征波导中两类双光子束缚态的出现。具体来说，我们提出了一种系统的方法来分析确定由耦合到部分手征的无限等距两级发射器阵列的波导组成的系统的本征态。利用有效的哈密顿方法，我们通过确定双光子束缚态的色散关系和内部结构来确定其性质。束缚态有两种，取决于双光子动量和发射体间距。这些状态之一是一个长寿命的真正的束缚态，而另一个，散射共振，通过耦合到自由双光子状态的时间衰减，导致共振和相应的相移中的光子-光子散射。
2021-10-12 quant-ph
Experimental realization of qubit-state-controlled directional edge states in waveguide QED
实验实现了波导QED中量子比特控制的定向边缘态，通过Rice-Mele波导原位调控，保真度99.4%，有望实现零串扰的长距离量子比特耦合。
2024-11-08 quant-ph
Manipulating single-photon transport in a waveguide-QED structure containing two giant atoms
研究了含两个巨原子的波导QED结构中的相干单光子输运。导出了适用于不同拓扑结构的单光子散射振幅的统一解析表达式。详细分析了不同参数下的光谱特性，特别是非对称Fano线型和类电磁感应透明（EIT）光谱。具体地说，我们发现Fano线形的出现不仅受耦合点之间的相位延迟的影响，而且系统的拓扑结构。通过对主方程的分析，总结了类EIT谱出现的一般条件，并通过检验散射谱的解析表达式，验证了这些条件的正确性。这些现象可能为控制和操纵未来量子网络中的光子传输提供强有力的工具。
2022-01-14 quant-ph
Strongly-coupled non-Markovian waveguide QED with input-output HEOM
RIKEN Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心）；Department of Physics, National Cheng Kung University（国立成功大学物理系）；Center for Quantum Frontiers of Research and Technology (QFort)（量子前沿研究与技术中心）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）；Physics Department, University of Michigan（密歇根大学物理系）
本文研究了在非标准微扰和马尔可夫近似之外，单量子比特与一维波导的建模问题，采用输入输出层次方程（io-HEOM）方法，探讨了不同谱密度的波导示例，展示了io-HEOM方法能够准确捕捉波导量子电动力学中非马尔可夫性的两种来源：非局域耦合和非线性色散。
2026-05-20 quant-ph
Dynamical beats of short pulses in waveguide QED
本文研究波导QED中短脉冲与纳米光纤光晶格捕获的铯原子集体介质相互作用产生的动力学拍频，通过唯象理论和输入-输出理论进行解释与预测，深化了对波导QED光传播的理解。
2023-04-18 physics.optics quant-ph
