Ultrastrong coupling between a microwave resonator and antiferromagnetic resonances of rare earth ion spins
量子磁效应是利用微波与磁有序自旋系统之间强集体耦合的一个新兴而活跃的研究领域。到目前为止，量子磁振子的工作主要集中在过渡金属和几乎完全在钇铁石榴石（YIG）的铁磁共振。反铁磁系统由于不产生杂散场而受到关注，因此对磁扰动具有鲁棒性，并且具有窄的、形状无关的谐振线宽。在这里，我们展示了第一个实验证据之间的微波腔和集体反铁磁共振（磁振子）在稀土晶体的超强耦合。稀土元素独特的光学和自旋性质与集体反铁磁有序的结合为新的量子磁子应用铺平了道路。
2019-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrastrong coupling regime of cavity QED with phase-biased flux qubits
我们从理论上研究了一种基于超导磁通量子比特直接耦合到共面波导传输线谐振器中心导体的电路QED结构。如已经实验所示[Abdumalikov等人，Phys.Rev.B78，180502（2008）]，腔QED的强耦合状态可以通过优化量子比特附近的谐振器的局部电感来容易地实现。除了相对于基于通量量子位的电路QED的其他提议产生更强的耦合之外，该方法导致量子位-谐振器耦合强度g，其不随量子位的面积缩放，而是与谐振器和量子位之间共享的总电感成比例。因此，可以实现强耦合，同时仍然最大限度地降低对通量噪声的敏感性。最后，我们表明，通过利用大的动力学电感的约瑟夫森结在中心导体的谐振腔可以导致几十个谐振腔频率的百分比的耦合能量，达到腔QED的超强耦合区，其中的驻波近似打破。这应该允许E x B Jahn-Teller模型的片上实现。
2009-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable quantum memory in the ultrastrong coupling regime
电路量子电动力学，由超导人造原子耦合到片上谐振器，是一个主要的候选人，以实现可扩展的量子计算架构，因为存在良好的可调谐性和可控性。此外，最近的进展已经将该技术推向了光-物质相互作用的超强耦合机制，其中量子位-谐振器耦合强度达到了谐振器频率的相当大的一部分。在这里，我们提出了一个量子位谐振器系统在该制度下，作为一个量子存储设备和研究的存储和检索的量子信息和从Z2奇偶校验保护的量子存储器，在实验可行的方案。我们也相信，我们的建议可能铺平了道路，实现一个可扩展的量子随机存取存储器，由于其快速的存储和读出性能。
2015-03-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
THz ultrastrong light-matter coupling
具有超强光-物质相互作用的腔光子谐振器在半导体和超导系统中显示出操纵具有可控物理性质的腔量子电动力学基态的能力，引起了人们的极大兴趣。在这里，我们回顾了一系列的实验，旨在探测超强光-物质耦合制度，真空拉比分裂$Ω$是可比的裸跃迁频率$ω$。我们提出了一个新的平台，其中的二维电子气（2DEG）的朗道能级间跃迁强烈耦合到深亚波长分裂环谐振器的基本模式在毫米波范围内工作。记录高值的归一化光-物质耦合比$\fracΩω= 0.89$达到和系统出现高度可扩展到微波范围内。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall physics.optics
Superconducting complementary metasurfaces for THz ultrastrong light-matter coupling
讨论了一种基于互补超材料方法的工作在太赫兹波段的超导超材料表面。作为温度和磁场的函数的实验测量显示了超颖表面的调制，其具有谐振特征的透射振幅和频率的变化。这样的超颖表面被连续地用作腔量子电动力学实验的谐振器，该实验显示了与2DEG的回旋跃迁的超强耦合。有限元模型的开发，其结果与实验数据吻合得很好。在该系统中，测量了$\fracΩ{ω_c}=0.27$的归一化耦合比，并观察到极化激元态作为温度的函数的明显调制。
2013-11-01 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable single terahertz meta-atom ultrastrong light-matter coupling
Institute of Quantum Electronics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院量子电子研究所）
本研究通过电调制技术实现了太赫兹谐振器与GaAs量子井中电子之间超强光-物质耦合的原位调节，展示了归一化耦合强度从0.46降至0.18的可调性。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
An ultrastrongly coupled single THz meta-atom
自由空间耦合到强亚波长单个光学元件是量子光学的中心主题，因为它允许控制和操纵量子系统的性质。在这项工作中，我们表明，通过结合非对称浸没透镜设置和互补设计的超表面，我们能够执行太赫兹时域光谱的一个单独的，强亚波长（d/λ0=1/20）的元原子。我们解开的线宽依赖性的平面超材料作为一个功能的元原子数指示淬灭的迪克超辐射。在此基础上，我们在单谐振腔水平上研究了超强耦合朗道极化激元，测量了基模与几千个电子耦合产生的归一化耦合比Ω/ω=0.60。对低损耗、掺杂较少的二维电子气进行类似的测量，得到耦合比Ω/ω=0.33，协同系数C=4g^2/κγ= 94。有趣的是，耦合的单个谐振器的耦合强度与耦合阵列的耦合强度相同。我们的研究结果铺平了道路走向控制光-物质相互作用的超强耦合制度在单电子/单共振器水平。所提出的技术是更一般的方式，可以是有用的表征微米级样品的复电导率在太赫兹和亚太赫兹域。
2021-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics
Simple preparation of Bell and GHZ states using ultrastrong-coupling circuit QED
纠缠量子系统的能力对于量子技术的许多应用至关重要，包括量子通信和量子计算。在这里，我们提出了一个新的，简单的，多功能的设置确定性创建贝尔和格林伯格-霍恩-蔡林格（GHZ）状态之间的光子的不同频率的两步协议。该装置由一个量子位（qubit）超强耦合到三个光子谐振器模式。在我们的协议中，唯一需要的操作是将量子比特置于叠加态，然后将其频率与谐振器模式频率之和调谐到谐振或谐振之外。通过选择我们将量子比特调谐到哪个频率，我们选择了我们创建的纠缠态。我们表明，我们的协议可以实现高保真度使用可行的实验参数在最先进的电路量子电动力学。我们的设置的一个可能的应用是作为量子网络中的节点分发纠缠。
2018-10-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polaritonic non-locality in ultrastrong light-matter coupling
在过去的十年中，亚波长电磁场局部化一直是光子学研究的核心，可以增强传感能力以及增加光子和材料激发之间的耦合。在太赫兹范围内的超强轻物质耦合制度与分裂环谐振器耦合到磁等离子体已被广泛研究，实现了连续的世界纪录，有史以来最大的轻物质耦合。不断缩小的谐振器已经允许接近少数电子强耦合的状态，其中单偶极性质可以通过真空场来修改。在这里，我们证明，理论和实验上，存在的限制的可能性任意增加的电磁约束的极化激子系统。强亚波长场可以激发连续的高动量传播磁等离子体。这导致了特殊的非局域极化激元效应，因为某些极化激元特征消失，系统进入束缚-连续强耦合状态。新兴的非线性，由于局部突破科恩定理也报道。
2021-01-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Anomalous Duffing mechanics of a suspended carbon nanotube quantum dot at ultrastrong coupling
University of Regensburg（雷根斯堡大学）
研究悬浮碳纳米管量子点在超强电子-振动耦合下的Duffing响应，发现库仑阻塞振荡边缘出现反常的硬化弹簧效应，与单电子隧穿理论预测的软化行为相反。
2026-06-29 cond-mat.mes-hall
Hybrid quantum system with strong magnetic coupling of a magnetic vortex to a nanomechanical resonator
我们提出了一个由磁涡旋和纳米机械共振器组成的混合量子系统。我们证明了涡旋的旋向模可以通过磁相互作用相干耦合到谐振腔的量子化机械运动。利用纳米机械谐振器的拓扑保护特性和低阻尼特性，通过选择合适的参数，该系统可以实现强耦合甚至超强耦合。结合其他量子系统，例如氮空位（NV）中心，可以实现涡旋激发和自旋之间的相干态转移。该装置为量子信息处理和研究超强耦合机制以及宏观量子物理提供了一个潜在的平台。
2023-01-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent interaction of a-few-electron quantum dot with a terahertz optical resonator
Institute of Industrial Science, The University of Tokyo（东京大学工业科学研究所）；Institute for Nano Quantum Information Electronics, The University of Tokyo（东京大学纳米量子信息电子研究所）
研究量子点-太赫兹光学谐振腔耦合系统中的光物质混合激发，通过太赫兹辐射观察到量子点中电子与谐振腔的相干耦合，以及二维电子气与谐振腔的超强耦合现象。
2023-03-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrastrong coupling of topologically protected edge and bulk magnetoplasmons without a dedicated cavity
TU Dortmund University（多特蒙德工业大学）；Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；Institute of High Pressure Physics PAS（波兰科学院高压物理研究所）；University Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；LNCMI, CNRS-UGA-UPS-INSA-EMFL（法国国家强磁场实验室）
该研究在无专用腔体下，利用受限电子介质的空间对称性，通过图案化量子阱实现拓扑保护边缘与体磁等离子体激元间的超强耦合，耦合强度达0.1，为超强光-物质相互作用开辟新参数空间。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall
Approaching the ultrastrong coupling regime between an Andreev level and a microwave resonator
本文提出在InAs-Al纳米线中制备嵌入高动能电感NbTiN谐振腔的弱连接器件，通过光谱测量揭示了Andreev束缚态的对跃迁与单准粒子跃迁，实现了最高968 MHz的耦合强度，逼近超强耦合区。
2025-09-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrastrong coupling regime of non-dipolar light-matter interactions
我们提出了一个电路QED方案，它允许达到一个单一的量子比特和量子共振器之间的非偶极相互作用的超强耦合制度。我们表明，系统的哈密顿量是很好地近似的双光子量子拉比模型，并提出了一个简单的散射实验来探测其基本性质。特别是，我们确定了一个驱动方案，揭示了选择规则的变化，其特征在于击穿的行波近似和从强到超强双光子相互作用的过渡。最后，我们表明，在一个狭窄的光谱区域的频率拥挤是可观察到的输出荧光光谱的耦合强度接近崩溃点，铺平了道路，直接观察的发病的固态设备中的光谱崩溃。
2018-07-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoupling ultrastrong Rabi splitting from quantum vacuum dressing in a chiral cavity
College of Physical Sciences and Engineering, University Mohammed VI Polytechnic（物理科学与工程学院，穆罕默德六世polytechnic大学）；Institut für Theoretische Physik, Universität Tübingen（理论物理研究所，蒂宾根大学）；Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich（于利希超级计算中心，于利希研究中心）；Department of Chemistry, Princeton University（化学系，普林斯顿大学）
该研究通过螺旋度实现超强拉比分裂与量子真空修饰的解耦，利用手性腔与回旋共振的耦合，揭示两种耦合 regime 的差异，为调控腔量子材料的极化激元与量子关联提供新途径。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon-Dressed Bloch-Siegert Shift in an Ultrastrongly Coupled Circuit Quantum Electrodynamical System
强耦合区之外的腔量子电动力学（QED）系统有望表现出有趣的量子现象。在这里，我们报告了一个直接测量的光子修饰量子比特跃迁频率高达四个光子利用相同类型的状态转换在一个超强耦合电路QED系统实现电感耦合超导通量量子比特共面波导谐振器。这证明了在超强耦合量子系统中对光子修饰的Bloch-Siegert位移的令人信服的观察。此外，我们的结果表明，光子修饰的布洛赫-西格特位移变得更加明显的光子数的增加，这是量子拉比模型的一个特点。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Switchable ultrastrong coupling in circuit QED
超导量子线路具有进行量子信息处理和发展片上微波量子光学的必要条件。从最初的几能级超导系统（量子比特）到它们与微波谐振器的强耦合，现在是考虑传播量子微波的产生和表征的时候了。在本文中，我们设计了一个在一般框架中必不可少的关键成分：量子位和传输线之间的可切换耦合，它可以在超强耦合状态下工作，其中耦合强度接近量子位跃迁频率。我们提出了几种设置，其中两个或多个回路的约瑟夫森结直接连接到一个封闭的（腔）或开放的传输线。我们证明，该电路引起的耦合，可以调制的强度和类型。鉴于最近的研究显示了超强机制的可访问性，我们希望我们的想法能在正在进行的实验中产生直接影响。
2009-12-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Breakdown of gauge invariance in ultrastrong-coupling cavity QED
我们回顾了拉比和迪克型模型的推导过程，这两种模型通常用于研究腔和电路QED中的量子光-物质相互作用。我们证明了两级近似的有效性，这是在这个推导中的一个重要步骤，明确地依赖于规范的选择，一旦系统进入超强耦合制度。特别是，在电偶极规范中，只要拉比频率比所有更高能级的能量小得多，两能级近似就可以实现，但在库仑规范中，即使是具有极端非谐谱的系统，两能级近似也会急剧失效。我们广泛地调查这一现象，无论是在单偶极子（拉比）和多偶极子（迪克）的情况下，并考虑双井和方井势限制的偶极子的具体例子，和电路QED系统与通量量子比特耦合到LC谐振器。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear nanomechanical resonators approaching the quantum ground state
本研究针对接近量子基态的非线性机械谐振器难题，通过将纳米管谐振器与单电子隧穿超强耦合增强Duffing非线性，实验验证低温下热振动高度非线性，为机械量子态等研究铺路。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall
Instabilities near ultrastrong coupling in microwave optomechanical cavity
本文在超导腔-机电器件中实现接近超强耦合的机械极化激元分裂，系统观测并建模了随泵浦参数变化的丰富不稳定动力学及混沌行为。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Organic charged polaritons in the ultrastrong coupling regime
我们在金属微腔中嵌入了一个全烃基碳阳离子，该金属微腔被调谐为与碳阳离子的电子跃迁共振。测得的拉比分裂的激发能的41%，把系统以及进入超强耦合制度。重要的是，由于碳正离子上的固有电荷，形成的极化激元携带显著的电荷分数$0.55 e_0$和大的荷质比（$\sim 2400 e_0 / m_0$）。此外，计算的基态的超强耦合系统进行约百分之一的一个元电荷，这意味着一个潜在的增强的跨分子的电荷传输。这些独特的性质，我们的系统，加上其方便的制备，提供了一个实用的平台，研究带电极化激元在超强耦合制度。
2021-08-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Broken selection rule in the quantum Rabi model
理解光与物质之间的相互作用对于量子电动力学的基础研究和量子技术的发展非常重要。量子拉比模型捕捉了一个原子与一个光子在所有耦合强度下相互作用的物理过程。我们报告的共振跃迁，打破了量子拉比模型中的选择规则的光谱观察，实施使用$LC$谐振器和人造原子，超导量子比特。系统的本征态由具有相对符号的裸量子比特谐振器态的叠加组成。当量子比特-谐振器耦合强度与它们自己的频率相比可以忽略不计时，在存在谐振器驱动的情况下，不同符号的激发本征态之间的矩阵元素非常小，从而建立了符号保持选择规则。在这里，我们的量子位谐振器系统在超强耦合机制下运行，其中耦合强度为谐振器频率的10%，允许激活并检测到符号变化的跃迁。这项工作表明，符号变化的过渡是一个明确的，独特的签名系统中的量子拉比模型的超强耦合制度。这些结果为进一步研究多量子比特和多光子模型中的保号选择规则铺平了道路。
2016-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Qubit-oscillator system under ultrastrong coupling and extreme driving
我们介绍了一种方法来研究驱动量子位振荡器系统在超强耦合制度，其中耦合强度和振荡器频率之间的比率$g/Ω$接近或超过1，同时驱动强度远大于量子位能量分裂（极端驱动）。量子位-振荡器耦合和外部驱动都会导致不同性质的量子位隧穿矩阵元的修饰：前者可以用于选择性地抑制光谱中的某些振荡器模式，而后者可以使量子位的动力学在短时间内停止（相干破坏隧穿）即使在超强耦合的情况下。
2011-03-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Flux-mediated optomechanics with a transmon qubit in the single-photon ultrastrong-coupling regime
我们提出了一个利用超导量子比特在量子水平上控制射频机械谐振器的方案。电路的机械部分由一个悬浮的微米长的梁组成，该梁嵌入超导量子干涉器件（SQUID）的回路中，并与transmon量子比特并联连接。使用现实的参数，从最近的实验与类似的设备，我们表明，这种配置可以使可调的光机械相互作用的单光子超强耦合制度，其中的辐射压力耦合强度大于transmon衰减率和机械频率。我们调查的动力学驱动系统的耦合强度的范围内，并找到一个最佳的制度，基态冷却，与以前的理论研究考虑线性腔。此外，我们数值演示了一个协议，用于产生混合离散和连续变量纠缠以及力学薛定谔猫态，我们的研究结果表明，在单量子点上使用超导量子比特控制大质量物体的机械运动是可能的。光子水平，并且可以实现混合量子技术中的应用以及量子力学的基本测试。
2020-06-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multimode Phonon-Polaritons in Lead-Halide Perovskites in the Ultrastrong Coupling Regime
本研究针对现有声子调控策略的局限性，通过卤化铅钙钛矿光学声子模与纳米槽阵列腔的耦合实现多模超强光-物质耦合，揭示了声子模间有效相互作用与超热聚束效应，为声子特性工程提供了新途径。
2025-10-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrastrong Coupling and Coherent Dynamics in a Gate-Tunable Transmon Qubit
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC) and Instituto Nicolás Cabrera (INC), Universidad Autónoma de Madrid（凝聚态物理中心（IFIMAC）和尼古拉斯·卡布雷拉研究所（INC），马德里自治大学）；Departamento de Física de la Materia Condensada, Universidad Autónoma de Madrid（凝聚态物理学系，马德里自治大学）；Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada, Universidad Autónoma de Madrid（凝聚态理论物理学系，马德里自治大学）；Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)（马德里材料科学研究所（ICMM），西班牙国家研究委员会（CSIC））；Laboratorio de Transporte Cuántico, Unidad Asociada UAM/ICMM-CSIC, Madrid（量子输运实验室，UAM/ICMM-CSIC联合单位，马德里）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（QuTech和卡弗里纳米科学研究所，代尔夫特理工大学）；Center for Quantum Devices, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（量子器件中心，尼尔斯·玻尔研究所，哥本哈根大学）
研究通过混合系统实现强光-物质耦合，发现避免交叉和光子数依赖跃迁，展示相干控制并测量相干时间，证明半导体-超导量子比特在强耦合下保持相干性。
2026-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Electrodynamics of a split-ring Josephson resonator in a microwave line
本文研究了电磁波与开口环约瑟夫森振荡器或射频超导量子干涉器在滞回区的耦合。这种装置类似于原子系统，因为它有许多稳定状态。我们表明，一个可以在这些之间切换一个合适的短的外部微波脉冲。稳定状态的特征在于它们的谐振线是Fano型的。使用静态磁场，我们可以移动这些谱线并提升它们的简并度。
2012-01-05 cond-mat.mes-hall
Ultrastrong Light-Matter Coupling in 2D Metal-Chalcogenates
本研究在新兴二维激子材料mithrene（金属有机硫属化合物）中观测到超强激子-极化激元耦合（拉比分裂>600 meV），并实现室温发射与低温色散调控，为深绿-蓝光波段极化激元研究提供了理想材料体系。
2023-08-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Dissipation across the ultrastrong-coupling regime of nanomechanical quantum Rabi systems
Université de Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学、法国国家科学研究中心、LOMA实验室）
本文针对纳米机械量子拉比系统超强耦合区的耗散问题，提出基于慢变浴谱近似的玻恩-马尔可夫框架，建立了从弱非谐到强非谐区的耗散统一描述，给出了声子阻塞演化等实验相关预测。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
A hybrid quantum circuit consisting of a superconducting flux qubit coupled to both a spin ensemble and a transmission-line resonator
我们提出了一个实验上可实现的混合量子线路，通过超导磁通量子比特作为数据总线，实现自旋系综和传输线谐振器之间的强耦合。由此产生的耦合可用于在自旋系综和谐振器之间传递量子信息。特别地，与没有数据总线的直接耦合相比，我们的方法需要少得多的自旋来实现自旋系综和谐振器之间的强耦合（例如，小三到四个数量级）。这种混合量子线路在自旋系综中存储信息时可以实现长时间的量子存储，并且可以探索超强耦合机制中的非线性效应。
2013-04-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
On-chip Dicke-type magnon polaritons in the ultrastrong coupling regime via spatially separated nanomagnets
Kyoto University（京都大学）；Center for Spintronics Research Network, Institute for Chemical Research, Kyoto University（京都大学化学研究所在旋电子学研究网络中心）；Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften（巴伐利亚科学院瓦尔特-迈斯纳研究所）；Technical University of Munich, TUM School of Natural Sciences, Physics Department（慕尼黑工业大学自然科学学院物理系）；Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）
本文通过超磁偶极相互作用实现芯片上Dicke型系统，产生磁极化子并抑制自激发项，验证了Bloch-Siegert位移，为探索量子集体耦合物理和集成量子设备开辟了新途径。
2026-03-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Combined Brillouin light scattering and microwave absorption study of magnon-photon coupling in a split-ring resonator/YIG film system
利用微聚焦布里渊光散射和微波吸收研究了开口环微波谐振腔与钇铁石榴石（YIG）薄膜组成的系统中磁振子-光子耦合。开口环谐振器由光刻限定，并装载有通过液相外延生长的1 $μ$ m厚的YIG膜。混合系统的BLS和MA光谱同时记录为所施加的磁场大小和微波激发频率的函数。强耦合的磁振子和光子模式被发现与$g_\text{eff}/2 π= 63$ MHz的耦合强度。结合BLS和MA数据允许研究的混合模式从一个纯粹的磁振子到一个纯粹的光子模式的连续过渡，通过改变所施加的磁场和微波频率。此外，BLS数据表示微波频率耦合到光学频率的上转换。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Engineered entropic forces allow ultrastrong dynamical backaction
本文利用光吸收产生的熵力，在超流氦谐振器中实现超过辐射压力八个数量级的力，并开发框架工程化动力学背向作用，实现阈值低三个数量级的声子激光，为量子器件和非线性流体研究开辟新路径。
2022-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ultrastrong Coupling of Band-Nested Excitons in Few-Layer Molybdenum Disulphide
二维过渡金属二硫属化物（2D TMDC）是研究光-物质相互作用的有趣平台，因为它们结合了传统半导体的电子特性和有机系统中的光学共振。然而，在强激子极化激元耦合中表现出的耦合强度仍然远低于在有机体系中发现的那些。本文利用少层二硫化钼（$\text{FL-MoS}_2$）中带隙以上C激子的大振子强度，提出了一种新的研究方法。我们发现，在室温下耦合$\text{FL-MoS}_2$ C激子表面等离子体激元时，k空间拉比分裂为293毫电子伏。该值是未耦合激子能量（2.67 eV或464 nm）的11%，约为TMDC中通常所见的2倍，将系统置于超强耦合状态。我们的研究结果朝着最终实现有效的量子相干过程的超强耦合CMOS兼容系统-二维TMDC-在可见光谱。
2022-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancement of the optomechanical coupling and Kerr nonlinearity using the Josephson Capacitance of Cooper-pair box
我们提出了一个方案，用于增强微波和机械谐振器之间的光机械耦合高达7个数量级的电路光机械设置中的超强耦合极限。这里考虑的三方系统由一个约瑟夫森结库珀对盒，介导的微波腔和机械谐振器之间的耦合。光机械耦合可以通过调节库珀对盒的栅极电荷和磁通量偏置来修改，这又影响库珀对盒的约瑟夫森电容。我们还表明，与适当的选择的调谐参数，光机耦合消失，系统表现出纯粹的交叉克尔型腔和机械谐振器之间的非线性。这允许系统用于声子计数。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable Graphene Split-Ring Resonators
开口环谐振腔是超材料中超原子的原型。虽然基于贵金属的开口环谐振器已经被广泛研究，但到目前为止，还没有实验证明由石墨烯制成的开口环谐振器，石墨烯是一种新兴的有趣的等离子体材料。在这里，我们实验证明石墨烯开口环谐振器与深亚波长（约百分之一的激发波长）磁偶极子响应在太赫兹制度。同时，观察到四极和电偶极子，依赖于入射光的偏振。所有模式都可以通过化学掺杂或堆叠多个石墨烯层来调节。与SiO2衬底的表面极性声子的强相互作用也显著地修改响应。有限元频域模拟很好地再现了实验结果。我们的研究向多功能石墨烯超材料迈进了一步，超越了简单的石墨烯带或仅具有电偶极共振的圆盘阵列。
2020-08-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Entangling polaritons via dynamical Casimir effect in circuit quantum electrodynamics
我们研究了动态Casimir效应如何在电路量子电动力学的不同耦合机制中纠缠量子系统，并展示了这种纠缠产生对当前技术的耗散效应的鲁棒性。我们考虑两个量子比特谐振器系统，这是由一个SQUID与外部磁场驱动耦合，并探讨每个量子比特和其各自的谐振器之间的耦合制度的整个范围。在这个方案中，我们推导出一个半解析解释的纠缠产生两个超导量子比特时，它们耦合到它们的共振器在强耦合制度。对于超强和深强耦合体系，我们设计了可行的方案来产生最大纠缠极化激元态。
2016-03-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Circuit-based cavity magnonics in the ultrastrong and deep-strong coupling regimes
Yamagata University（山形大学）；Tohoku University（东北大学）
本文基于有效电路模型研究了腔磁子学在超强和深强耦合区的非微扰现象，通过量子化推导出最小量子模型解释了非平凡频移机制，并揭示了频移与基态粒子数、量子涨落及纠缠熵的关系，为实验非破坏性获取量子资源提供了新途径。
2025-10-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Fast microwave beam splitters from superconducting resonators
耦合超导传输线谐振器在量子信息处理和基础量子力学中有着广泛的应用。一个特殊的例子是实现快速分束器，然而，这是由双模挤压项阻碍。在这里，我们的实验研究超导微带谐振器耦合超过三分之一的长度。通过改变该耦合区的位置，我们可以将双模挤压耦合的强度从5.44GHz的谐振频率的2.4%调谐到12.9%。然而，最大抑制双模压缩的分束器耦合率为810MHz，使得能够构造快速且纯净的分束器。
2013-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Highly tunable hybrid metamaterials employing split-ring resonators strongly coupled to graphene surface plasmons
超材料和等离子体是非常规操纵和利用光的强大工具。超材料可以被设计成具有天然材料所缺乏的有趣特性，例如负折射率。等离子体提供了将光限制在亚波长维度并增强光与物质相互作用的能力。最近，基于石墨烯的等离子体显示出新兴的技术潜力，因为与基于金属的等离子体相比，它具有大的可调谐性，更高的场约束和更低的损耗。在这里，我们介绍了混合结构，包括石墨烯等离子体谐振器有效地耦合到传统的开口环谐振器，从而展示了一种高度可调的超材料，其中两个谐振之间的相互作用达到强耦合制度。这种混合超材料被用作高速THz调制器，表现出超过60%的透射调制和超过40 MHz的工作速度。该器件概念还提供了一个平台，用于探索石墨烯等离子体结构中的腔增强光-物质相互作用和光学过程，用于包括传感，光电检测和非线性频率产生在内的应用。
2015-05-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The split-ring Josephson resonator as an artificial atom
利用连续分流结模型，我们证明了一个开环约瑟夫森振荡器或射频SQUID在滞后制度是类似于一个原子系统。它有许多我们描述的定态。施加一个短的磁脉冲，我们将系统从一种状态切换到另一种状态。这些状态可以通过小振幅信号的反射来检测，从而形成新光谱学的基础。
2010-12-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
3D $Z_2$ Topological Nodes in Nonsymmorphic Photonic Crystals: Ultrastrong Coupling and Anomalous Refraction
我们提出在具有时空反转对称性的非对称全介质光子晶体中模拟具有非平凡$Z_2$拓扑结构的3D Dirac点和线节点，这种光子晶体可以在红外和微波频率下实现.尽管在光子晶体中没有Kramers简并是一个根本障碍，但通过非对称螺旋对称性，在高对称平面上实现了所有Bloch态的双简并。两个正交的螺旋轴导致在高对称性布里渊区边界线上的3D $Z_2$狄拉克点。另一方面，$Z_2$线节点出现作为受保护的双重退化的布洛赫带与相反的镜像宇称的$k_z=0$平面上。最低频率的线节点是确定的，因为一个简并的合作伙伴切换机制所保证的基本性质的麦克斯韦方程组和非对称螺旋对称。由于$Z_2$拓扑狄拉克点的存在，在光子晶体与空气的（100）和（010）界面上的光线下方出现了一对手征相反的费米弧。这些强大的表面状态提供了一个独特的机会，实现一个“开放腔”与量子发射器和工程真空之间的强相互作用与非平凡的Berry阶段-一个重要的一步，拓扑状态的强相互作用玻色子。对氮化硼薄膜中腔-光子-声子共振耦合进行了实际计算，得到了真空拉比分裂达到光子频率$23\%$的超强耦合。我们还表明，II型狄拉克锥具有反常的谷选择性折射：双折射与正折射和负折射的一个山谷，而没有折射的其他。
2016-08-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Enhancing infrared extinction and absorption in a monolayer graphene sheet by harvesting the electric dipolar mode of split ring resonators
研究了单层石墨烯片通过图案化开口环谐振器（SRR）在红外波段的消光和吸收增强。结果表明，与磁模和其他高阶模相比，电模对红外消光和吸收的增强作用更强。我们通过增加SRR单元电池设计中的石墨烯面积比来改善SRR石墨烯片的红外消光。随着石墨烯面积比的增加，电偶极模的辐射能力和石墨烯的耗散竞争约50%的最大红外吸收。通过捕获电偶极模来增强石墨烯片的红外消光和吸收的研究结果可能在石墨烯光子学和光电子学的太赫兹和红外检测和调制中具有潜在的应用。
2013-11-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Molecular Split-Ring Resonators Based on Metal String Complexes
金属串络合物或扩展金属原子链（EMAC）属于由四个多齿有机配体螺旋包围的直接键合的金属原子的线性链组成的分子家族。这四种有机配体通常由重复的吡啶基单元、单氮取代的杂环轮烯、由独立的酰胺基桥接而成。在这里，在本文中，我们表明，这些杂环轮烯实际上是纳米级的分子分裂环谐振器（SRR），可以同时表现出负的电容率和磁导率在紫外-可见光区。此外，单层自组装EMAC是分子SRRs的周期性阵列，其可以被认为是负折射率材料。在量子尺寸效应显著的分子尺度下，我们采用紧束缚方法，得到了这些分子的介电常数和磁导率随频率的变化，并仔细考虑了它们的张量性质。
2014-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
