Mesoscopic Shelving Readout of Superconducting Qubits in Circuit QED
提出了一种测量片上微波谐振器中超导量子比特内部状态的方法。我们表明，一个量子比特状态可以与越来越大的腔相干场的产生，而另一个仍然与真空。通过用常规设备测量出射谐振器场，可以实现有效的单次QND样量子位读出，从而能够在用于捕获离子的电子搁置技术的精神下实现高保真度测量。我们期望所提出的想法可以适用于不同的超导量子位设计，并有助于进一步提高量子位读出保真度。
2009-04-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Polar molecules near superconducting resonators: a coherent, all-electrical, molecule-mesoscopic interface
构建可扩展量子处理器的挑战需要在大规模量子系统中实现相干控制和保持量子相干性的冲突要求的整合。此外，该系统还应与量子线路的小型化和集成化相兼容。诸如超导岛和量子点的介观固态系统的特征在于使用局部电信号的鲁棒控制技术和基于制造进展的不言而喻的缩放;然而，一般而言，固态器件的量子态倾向于快速退相干。相比之下，基于捕获离子和中性原子的量子光学系统表现出更好的相干性，而原子和分子系统的小型化及其与介观电路的集成仍然是一个重要的挑战。下面，我们描述了一个单一的粒子系统-一个孤立的极性分子-与介观固态设备的集成方法，以产生强大的，连贯的，量子级控制。所描述的方法包括在低温带状线微波谐振器附近的亚微米尺寸的隔离极性分子的捕获、冷却、检测、相干操纵和量子耦合。我们发现，静电捕获的极性分子可以表现出强大的限制和快速，纯电动门控。此外，电噪声源的影响，在量子信息处理中的关键问题，可以通过适当的制备和极性分子的操作抑制到非常低的水平。我们的设置提供了一个可扩展的腔QED型量子计算机架构，其中存储在长寿命旋转分子态中的远距离量子比特的纠缠是通过交换微波光子来实现的。
2006-05-23 cond-mat.supr-con quant-ph
Observation of the Transition from Reversible to Irreversible Decoherence of Mesoscopic Quantum Superpositions
Fuzhou University（福州大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本研究通过电路量子电动力学实验，证明不可逆退相干是系统与环境多自由度幺正动力学中涌现的现象，对理解量子-经典过渡至关重要。
2026-10-06 quant-ph
Experimental assessment of entropy production in a continuously measured mechanical resonator
通过测量获得的关于量子过程的信息在确定其非平衡热力学性质中起着至关重要的作用。我们报告了连续监测介观量子系统的随机熵产生率的实验推论。我们考虑一个光学机械系统进行连续位移高斯测量，并在其随机动力学的系统，采用相空间描述的维格纳熵的各个轨迹的熵产生率。由于我们的实验的特定制度，我们能够挑选出的信息的熵产生所产生的条件状态的测量结果的贡献。我们的实验体现了在介观量子尺度上的基本热力学过程的全面控制的演示迈出了重要的一步。
2020-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Experimental determination of irreversible entropy production in out-of-equilibrium mesoscopic quantum systems
通过利用最近提出的框架的玻色子量子系统的热力学不可逆性的推断，我们实验测量和表征的熵产生率在非平衡稳态的两个不同的物理系统-微机械谐振器和玻色-爱因斯坦凝聚体-每个耦合到一个高精谐振腔，因此也受到光损耗。我们设置的关键特征，如机械谐振器的冷却和冷凝物中结构量子相变的特征，都反映在熵产生率中。我们的工作证明了在驱动介观量子系统中探索不可逆性的可能性，并为超越微观极限的熵产生的系统实验评估铺平了道路。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Multiphoton transitions in Josephson-junction qubits (Review Article)
两个基本的物理模型，一个二能级系统和一个谐振子，实现了在介观尺度上的耦合量子比特和谐振子。此外，现实系统还包括用于控制量子位能级与其粒子数之间的距离并读出谐振器状态的电子器件，以及不可避免的耗散环境。这种丰富的系统是有趣的介观尺度上的基本量子现象的研究，并作为一个有前途的系统，为未来的电子器件。我们提出了最近的结果驱动超导量子比特谐振器系统，其中的谐振器可以实现为LC电路或纳米机械谐振器。大多数结果可以用半经典理论来描述，其中量子比特被视为耦合到经典驱动场和经典谐振腔的量子二能级系统。应用这个理论可以描述单量子比特和双量子比特的许多现象，其中包括：平衡态和弱驱动谱，西西弗斯阻尼和放大，朗道-齐纳-施托克伯格干涉，直接和阶梯型多光子跃迁，以及激光的逆布居数的产生。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Rapid microwave-only characterization and readout of quantum dots using multiplexed gigahertz-frequency resonators
超导谐振器能够快速表征和读出介观量子器件。因此，找到仅使用谐振器在这样的设备上执行感兴趣的测量的方法具有很大的实际意义。我们报道了一个InAs纳米线多量子点器件的实验研究，通过探测GHz谐振器连接到设备。首先，我们展示了准确提取的直流电导测量的高频导纳。因为我们的技术不依赖于DC校准，所以它可能会减少半导体量子位器件中对DC测量的需求。其次，我们展示了多路复用栅极传感和微秒时间尺度上的电荷隧穿检测。色散谐振器位移的GHz检测允许快速获取电荷稳定性图，以及在一微秒内以高达15的信噪比解析器件中的电荷隧穿。我们的测量结果表明，GHz频率的谐振器可以作为一个通用的工具，快速调谐和高保真读出的半导体量子比特。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Energy Cost of Controlling Mesoscopic Quantum Systems
我们确定的最小能量控制任何介观量子系统的任意马尔可夫噪声过程的存在下的演化。该结果提供了制冷的基本成本的介观等效物，设置了在平衡之外操作的介观设备的最小功耗，并且允许计算任何控制协议的效率，无论是开环还是反馈控制。作为例子，我们计算了维持一个量子比特在基态的能量消耗，纳米机械谐振器的分解边带冷却的效率，并讨论了量子信息处理的能量消耗。
2015-09-03 quant-ph
Phonon mediated non-equilibrium correlations and entanglement between distant semiconducting qubits
本文从理论上研究了一维耦合机械谐振器链中远距离半导体量子比特之间的非平衡关联和纠缠。每个量子位由双量子点（DQD）定义并嵌入机械谐振器中。这两个量子比特可以通过沿谐振链的声子转移耦合、关联和纠缠。我们计算了不同声子-声子耦合率下的非平衡关联和稳态纠缠，发现了一个由粒子数反转引起的最大稳态纠缠。结果表明，声子-量子比特混合系统可以产生高度可调的关联和纠缠，这将有助于介观物理和固态量子计算的发展.
2020-11-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
From scattering theory to complex wave dynamics in non-hermitian PT-symmetric resonators
我回顾如何从介观物理的方法可以应用到描述的多波散射和复杂的波在非厄米PT对称谐振器，其中吸收区对称耦合到放大区的动力学。散射理论作为一个方便的工具，分类的对称性超出了单通道的情况下，并导致有效的描述，可以制定在能量域（通过哈密顿量）和在时域（通过时间演化算子）。然后，这些模型可以用来识别介观的时间和能量尺度，管理从实到复的本征值的光谱过渡。在多通道系统中可能存在的磁光效应（有限矢量势）导致了一种变体（称为PTT对称性），它施加了与PT对称性相同的光谱约束。我还提供了广义通量守恒定律的多通道版本。
2013-04-17 physics.optics quant-ph
Cooling mechanical resonators to quantum ground state from room temperature
介观机械谐振器的基态冷却是检验量子理论和实现量子信息的基本要求。我们分析了在中间耦合制度，其中光增强的光机耦合强度是可比的腔衰减率的腔光机冷却限制。结果表明，在这一区域，强耦合和弱耦合区域的冷却都突破了极限。在腔衰减率和耦合强度的最佳条件下，解析地导出了最低冷却极限。实质上，冷却到量子基态需要$Q_{\mathrm{m}}>2.4n_{\mathrm{th}% }$，其中$Q_{\mathrm{m}}$是机械品质因数，而$n_{\mathrm{th}}$是热声子数。值得注意的是，基态冷却是可以实现的，从室温开始，当机械$Q$ -频率产品$Q_{\mathrm{m}}{ν>1.5}\times10^{13}$，腔衰减率和耦合强度超过热退相干率。我们的研究为优化介观机械谐振器的反作用冷却提供了一个总体框架。
2014-06-28 physics.optics quant-ph
Minimization of phonon-tunneling dissipation in mechanical resonators
微米级和纳米级机械谐振器最近已经成为用于先进技术应用（例如，移动通信和惯性传感器）的普遍存在的装置，并且作为用于基础科学工作的新颖工具。它们的性能在许多情况下受到机械阻尼的有害影响的限制。在这里，我们报告了一个显着的进步，了解和控制一般的机械谐振器中的支持引起的损失。我们首先介绍一个有效的数值求解器，基于“声子隧穿”的方法，能够预测高品质的机械谐振器的设计限制阻尼。此外，通过仔细的设备工程，我们隔离支持引起的损失，并进行第一次严格的实验测试，这种损失机制的强几何依赖性。我们的结果与理论非常吻合，证明了我们方法的预测能力。结合互补耗散机制的最新进展，我们的声子隧穿求解器代表了一个重要的一步，准确预测的机械品质因数。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optimal limits of cavity optomechanical cooling in the strong coupling regime
介观机械谐振器的激光冷却无论是在理论研究还是在实际应用中都具有重要意义。我们提供了一个一般的框架来描述强耦合制度的腔辅助反作用冷却。通过对冷却动力学的研究，我们发现平均声子数的时间演化是依赖于频率混合的光-机耦合强度的函数。进一步的分析结果表明，当系统本征模满足频率匹配条件时，可得到最佳冷却极限。本文还提出了用动态耗散冷却方法降低瞬态冷却极限的方法。研究结果为强耦合条件下介观机械谐振器的反作用冷却优化提供了指导。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Superconducting on-chip spectrometer for mesoscopic quantum systems
光谱学是探测物理、化学和生物系统的有力工具。近年来，微加工技术的发展引入了新颖的、有趣的介观量子系统，包括超导-半导体混合器件和拓扑非平凡的电路。缺乏一种灵敏的、通用的光谱仪来探测这些系统的能级。我们提出了一种基于电压偏置超导量子干涉器件的片上吸收光谱仪，它可以很好地工作到毫米波波段。我们展示了光谱仪的能力，通过耦合到各种超导系统，探测现象，如准粒子和等离子体激发。我们在40-50 GHz的范围内进行光谱的微观可调非线性谐振器和测量过渡到高度激发态。约瑟夫森结光谱仪，具有出色的频率范围，灵敏度和耦合强度，将使新的实验中的线性和非线性光谱的新的介观系统。
2021-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Magnetic-field-mediated coupling and control in hybrid atomic-nanomechanical systems
磁耦合混合量子系统通过朗道-齐纳跃迁实现鲁棒的量子态控制。在这里，我们表明，耦合到一个纳米机械谐振器通过振荡磁场的超冷原子样品可以用来冷却谐振器的机械运动，测量机械温度，并使这些介观物体的纠缠。我们计算预期的耦合永磁体和电流传导nanostring谐振器，并描述如何实现这种杂交使用最近开发的制造技术，包括SiN nanostring和原子芯片。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Feedback cooling of a nanomechanical resonator
冷却，低损耗纳米机械谐振器提供了直接观察介观系统的量子动力学的前景。然而，现有技术需要冷却到毫开尔文状态以便观察量子效应。在这里，我们提出了一种主动反馈策略的基础上连续观察的谐振器位置的目的，获得这些低的温度。此外，我们将其应用到一个实验上可实现的配置，其中的位置监测是由一个单电子晶体管。我们的估计表明，以目前的技术，这种技术很可能使所需的低温触手可及。
2003-02-26 cond-mat quant-ph
Gravitation at the mesoscopic scale
自由降落实验讨论了使用相关的量子态不一定拥有一个经典的对应的测试质量。在量子情况下，使用经典检验质量的伽利略实验的飞行时间被概率分布所取代，尽管概率分布还没有以一种毫无争议的方式被定义，但它明显地依赖于质量和初始状态。如果弱等效原理仍然成立，那么在非惯性参考系中也可以预期这种依赖性。最后一个可以通过使用自由降落中的冷却原子和最初在非经典量子态中准备的加速框架，结合介观物理学的最新成就来测试。
1997-06-02 gr-qc quant-ph
Optomechanical inertial reference for atom interferometry
Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀亚特光学学院）
该研究提出一种融合光力学谐振器与原子干涉仪的混合惯性传感器，其振动抑制效果优于商用加速度计，可直接适配其他精密传感平台。
2026-08-31 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Demonstration of Ultra Low Dissipation Optomechanical Resonators on a Chip
腔增强的辐射压力耦合的光学和机械自由度引起一系列的光机械现象，特别是提供了一个途径的介观机械振荡器的量子制度。然而，腔光学力学的主要挑战是实现同时最大化光学精细度和机械质量的系统。在这里，我们证明了第一次独立控制的机械和光学自由度内的一个和相同的片上谐振器。第一次直接观察到的机械正常模式耦合在微机械系统允许定量的机械耗散的理解。谐振器几何形状的后续优化实现了固有材料损耗限制的机械Q因子，与高MHz频率范围内报告的最佳值相媲美，同时保持谐振器的超高光学精细度。我们的结果不仅对基于微谐振腔的光机系统中的机械损耗有了全面的了解，而且为腔光机学提供了一个理想的环境。
2008-07-18 quant-ph
Mesoscopic Cavity Quantum Electrodynamics with Quantum Dots
我们描述了一个电动力学机制的相干，量子力学耦合空间分离的量子点之间的微芯片。该技术基于电子电荷与超导传输线谐振器之间的电容相互作用，与原子腔量子电动力学密切相关。我们研究了这种技术的几个潜在的应用程序，具有不同程度的复杂性。特别是，我们证明，这种机制允许设计和调查的芯片上的双点显微脉泽。此外，相互作用可以扩展到耦合空间上分离的电子自旋状态，同时仅虚拟地填充电荷状态的快速衰减叠加。这代表了有效的、可控的长程相互作用，其可以促进利用电子自旋量子比特的量子信息处理的实现，并且潜在地允许耦合到诸如原子或超导量子比特的其他量子系统。
2003-09-12 quant-ph
Synthetic twist geometry in mesoscopic quantum circuits: geometric capacitance and chiral mode splitting
Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）
本文提出在介观量子电路中通过正电容网络实现合成扭曲几何，产生手性模式劈裂，并验证了其谱特性及对非厄米控制的潜在应用。
2026-09-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic Actuation and Feedback Cooling of a Cavity Optomechanical Torque Sensor
我们展示了一个介观铁磁针与腔光机械扭转谐振器的集成，其用于定量确定针的磁特性，以及放大和冷却的谐振器运动。利用该系统，我们可以测量小至32 zNm的扭矩，相当于检测0.12 A/m（150 nT）的外部磁场。此外，我们能够提取的磁性样品的磁化强度（1710 kA/m），不知道一个先验，证明该系统的纳米磁性研究的潜力。最后，我们表明，我们可以磁驱动的扭转谐振器进入再生振荡，并阻尼其机械模式温度从室温到11.6 K，而不牺牲转矩灵敏度。
2017-07-29 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Engineering Giant Nonlinearities in Quantum Nanosystems
我们描述了一种方法，工程师巨非线性，探针测量非线性可观的，介观量子谐振器。这涉及到剪裁的一个简单的辅助系统的哈密顿扰动耦合到谐振器，并有可能工程的非线性范围很广，以高精度。我们给出了一些明确的例子，包括一个容易实现的双量子位辅助系统，它产生了x^4势和Chi^（3）（克尔）非线性，在微扰耦合中有效到五阶。
2009-08-06 quant-ph
Self-Gravitation of Mode Quanta in a Causal Resonator: One-Loop Finiteness in Linearized Quantum Gravity and the Emergence of the Dark-Energy Scale
Clausthal Technical University（Clausthal工业大学）
本文推导了因果谐振腔中模式量子的自引力，证明线性化量子引力的单圈积分有限，并由此从普朗克与红外尺度涌现出量级为H^2/G的真空能量密度，可解释暗能量效应。
2026-09-15 gr-qc quant-ph
Quantum Mechanical Limits to Inertial Mass Sensing by Nanomechanical Systems
我们确定了基于纳米力学系统的惯性质量传感的量子力学极限。我们首先考虑谐振悬臂梁，其振动频率被其表面的质量吸积所改变。我们表明，它的零点波动限制的质量灵敏度，可达到的参数，约一个电子质量。与经典悬臂梁的情况相比，我们发现量子力学悬臂梁的质量灵敏度在低温下在一定的参数范围内与其谐振频率无关。然后，我们考虑一个光学机械设置中的悬臂梁是反射的，并形成一个激光驱动的法布里-珀罗腔的一端。对于5的谐振器精细度，在T=0处的质量灵敏度被腔噪声限制为约四分之一道尔顿，但与自由悬臂相比，这种设置在有限温度下具有更有利的温度依赖性。
2009-05-07 quant-ph
Quantum Dynamical Effects as a Singular Perturbation for Observables in Open Quasi-Classical Nonlinear Mesoscopic Systems
我们回顾我们的结果上的数学动力学理论的观测开放的多体量子非线性玻色子系统的一个非常一般的一类哈密顿量。我们表明，非二次（非线性）项的哈密顿量提供了一个奇异的“量子”的参数在一些“介观”区域的观测扰动。特别地，量子效应导致在动力学演化中随时间增长的长期项。我们认为，即使是在深准经典区域的开放量子非线性系统，这些量子效应可以生存后退相干和弛豫过程发生。我们证明，这些量子效应在开放量子系统中可以观察到，例如，在频率傅立叶频谱的动态观测，或在相应的频谱密度的噪声。估计的玻色-爱因斯坦凝聚体，低温机械谐振器，和非线性光学系统中制备的大振幅相干态。特别地，我们证明了对于玻色-爱因斯坦凝聚体系统，观测量的量子动力学偏离相应经典动力学的特征时间与著名的量子非线性相扩散效应的特征时间尺度相一致.
2008-01-29 quant-ph
Tunable Resonator Integrated Magnetometry
Northrop Grumman Mission Systems（诺斯罗普·格鲁曼任务系统）；University of Connecticut（康涅狄格大学）
本文提出并实现了一种基于超导可调谐谐振器（tRes）的磁力计，结合LC电路速度和SQUID磁通灵敏度，在毫开尔文温度下实现高灵敏度快速磁测量。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Hybrid optomechanical cooling by atomic $Λ$ systems
我们研究了一个由腔光机械器件与超冷量子气体光耦合组成的混合量子系统。我们表明，超冷气体的色散特性可以用来显着修改的机械谐振器的光机响应。我们研究混合方案，其中机械谐振器耦合到超冷气体的运动或自旋自由度。在任何一种情况下，我们发现由于这种混合动力相互作用，光机械冷却的增强超过两个数量级。值得注意的是，基于腔光学机械设备的演示参数，我们确定制度，使基态冷却的谐振器从室温。此外，这里考虑的混合系统代表了一个强大的接口，使用超冷量子气体的状态准备，传感和量子操纵的介观机械谐振器。
2014-07-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Atom-based coherent quantum-noise cancellation in optomechanics
我们分析了一个量子力传感器，它使用相干量子噪声消除（CQNC）来击败标准量子极限（SQL）。这种传感器，它允许连续，宽带检测微弱的力量，是一个混合双腔系统的介观机械谐振器光学耦合到一个合奏的超冷原子。与通常与CQNC的纯光学方案相关联的耗散的严格约束相反，机械谐振器的耗散率仅需要与原子系综的退相干率相匹配-即使对于具有大品质因数的低频机械谐振器的技术相关制度，也可以通过实验实现的条件。该系统的模块化性质进一步允许原子系综帮助冷却机械谐振器，从而将原子介导的状态准备与量子机制中的深度感测相结合。
2015-08-24 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Chip-scale superconducting quantum gravimeter combining a SQUID, a transmon, and a nanomechanical resonator
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University（卡塔尔量子计算中心，科学与工程学院，哈马德·本·哈利法大学）；Department of Physics, National Institute of Technology Srinagar（物理系，斯利那加国家技术学院）
本文提出一种芯片级超导重力仪，利用可调磁通transmon量子比特与高Q值纳米机械梁耦合，通过SQUID磁通调制量子比特频率，实现高带宽重力测量。
2026-05-01 quant-ph
Measurement of the quantum zero-point motion of a nanomechanical resonator
我们提出了一个介观机械振荡器冷却到其量子基态附近的光学边带光谱测量。对应于图案化硅纳米梁的3.99GHz声学模式的机械振荡器经由辐射压力耦合到一对共定位的200THz光学模式。机械模式被冷却到接近其量子基态从浴温度为18 K，使用辐射压力反作用源于光腔共振之一的光泵浦。与第二光学腔共振共振的光学探测光束用于测量机械运动并确定机械模式的声子占据。探测光束的上转换和下转换光子之间的不对称性的测量直接产生与机械振荡器的量子零点运动相关联的位移噪声功率，并且提供机械模式的平均声子占用的绝对校准。
2011-08-23 physics.optics quant-ph
Intrinsic Phononic Dressed States in a Nanomechanical System
本文首次在纳米机电系统中观测到由本征模与内禀两能级系统强共振耦合产生的介观振动缀饰态，揭示了无需外部量子电路即可实现的单声子级非线性量子效应。
2025-04-14 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Quantum versus classical switching dynamics of driven-dissipative Kerr resonators
我们报告了第一性原理研究克尔振子在介观状态下的驱动耗散动力学。这种制度的特点是大克尔非线性，实现这里使用的非线性动态电感的大阵列的约瑟夫森结。实验测得的结阵列模式的非线性共振线型显示出显着的偏离稳态数值预测，并需要依赖于时间的数值模拟表明强测量引起的失相在系统中所产生的阵列模式之间的大交叉克尔效应。开关率的分析和数值计算证实了这一点，显示出现了一个缓慢的时间尺度，这是远远长于线性衰减率，并设置由波动引起的开关时间在pk10制度。此外，我们的分析表明，通常的量子激活逃逸处理是不足以预测的切换率在大的频率偏移引起的强非线性，需要一个量子治疗，利用整个系统Liouvillian。基于我们的分析，我们确定了一个通用的交叉参数，描绘了半经典和量子描述的有效性制度，分别。我们的工作表明，如何在强非线性系统的动态开关效应提供了一个平台，研究量子到经典的转变。
2020-04-10 quant-ph
Phonon decoherence produced by two-level tunneling states
Northern Arizona University（北亚利桑那大学）；Stanford University（斯坦福大学）；Yale University（耶鲁大学）
研究提出量子主方程描述双态隧道态与声子模式的相互作用，揭示低温下声子相干时间最大化及表面应变节点可降低耗散
2026-02-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear Multi-Resonant Cavity Quantum Photonics Gyroscopes Quantum Light Navigation
提出基于非线性多谐振腔量子光子学的片上全光陀螺仪，利用量子关联与非线性混频，通过贝叶斯优化提升Fisher信息，较散粒噪声限制线性陀螺仪提升约900倍。
2023-10-14 quant-ph
Mechanical systems in the quantum regime
力学系统是研究宏观物体量子行为的理想对象。为此，必须将机械谐振器冷却到其基态，并且必须非常精确地测量其位置。目前，正在探索实现这些目标的各种途径。在这篇评论中，我们讨论了不同的技术敏感的位置检测，我们给出了一个概述的冷却技术，正在采用。后者包括边带冷却和主动反馈冷却。解释了在高精度和/或极低温度下测量机械系统时重要的基本概念，如热和量子噪声，线性响应理论和反作用。由此，线性位置检测的量子极限，并在最近的光和纳米机电实验中已经实现的灵敏度相比，这个限制。实验中使用的机械谐振器从米大小的引力波探测器到只能使用介观设备（如单电子晶体管或超导量子干涉设备）读取的纳米机械系统。一类特殊的纳米机械系统是自下而上制造的碳基器件，它们具有非常高的频率和较大的零点运动，使它们成为实现量子机制的理想选择。在纳米尺度上的一些不同的机械系统的力学进行了研究。最后，我们展望了如何改进最先进的机械谐振器来研究量子{ \it力学}。
2011-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Phonon Quantum Nondemolition Measurements in Nonlinearly Coupled Optomechanical Cavities
在腔光学力学领域，声子数的量子非破坏（QND）测量的建议提供了一个有前途的途径，人们可以通过它来研究纳米机械谐振器的量子性质。在这里，我们调查这些QND测量的光学机械系统，其中二次耦合出现由于共享的对称性之间的一个单一的光学谐振和机械模式。我们建立了一个宽松的限制量的线性耦合，可以存在于这种类型的系统，同时仍然允许一个QND测量Fock状态。这种新的条件使光学机械QND测量，可用于探测介观力学Fock态的退相干，为量子坍塌理论提供了实验测试平台。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamic dissipative cooling of a mechanical oscillator in strong-coupling optomechanics
介观机械谐振器的冷却是腔光学力学中的主要问题。在这里，在强光机耦合制度，我们建议动态控制腔耗散，这是能够显着加快冷却过程，同时强烈抑制加热噪声。此外，动态控制能够克服量子反作用，并将冷却极限降低几个数量级。动态耗散控制提供了新的见解裁剪的光-机相互作用，并提供了探索宏观量子物理的前景。
2013-03-15 physics.optics quant-ph
Heat rectification via a superconducting artificial atom
在将电子设备降低到纳米尺度的过程中，传热已经成为一个严重的障碍，但也是未来发展的潜在资源，无论是对于传统架构还是量子计算架构。因此，在电路量子电动力学（cQED）和电路量子热力学实验（cQTD）的工程微波环境中，控制超导电路中的热传输受到越来越多的关注。虽然cQTD器件的理论建议很多，但实验情况却不那么先进。只有相对较少的实验实现，主要是由于在开发的混合设备和接口这些往往技术对比组件的困难。在这里，我们展示了一个量子热整流器的实现，一个热等效的电子二极管，利用超导transmon量子比特耦合到两个强烈不平等的谐振器终止介观热浴。我们的工作是由Segal和Nitzan提出的自旋玻色子整流器的实验实现。
2019-08-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Long-range quantum gate via Rydberg states of atoms in a thermal microwave cavity
我们提出了一种在有限温度下微波腔中空间分离的原子对之间实现通用量子门的方法。该门的结果从可逆的激光激发原子的里德伯态相互作用，通过交换虚光子通过一个共同的腔模式。两原子基态和双激发里德堡态之间不同跃迁路径的量子干涉使得跃迁振幅和共振对微波腔“量子总线”中的激发很大程度上不敏感，因此微波腔“量子总线”可以处于光子数态的任何叠加或混合。我们的方案实现超远程相互作用和纠缠也适用于介观原子系综在里德伯封锁制度，是可扩展的许多系综被困在一个厘米大小的微波谐振器。
2015-09-11 quant-ph
Macroscopic quantum resonators (MAQRO)
量子物理学挑战了我们对物理实在和时空本质的理解，并建议有必要对其基本概念进行根本性的修改。对涉及大质量宏观物体的量子现象的实验测试将为这些基本问题提供新的见解。利用太空提供的独特环境，MAQRO旨在研究宏观量子物理学的这一基本未探索的领域。MAQRO最初被提议作为2010年宇宙愿景呼吁的中型基础科学空间飞行任务。MAQRO结合了两个实验：DECIDE（双缝实验中的去相干）和CASE（比较加速度传感实验）。MAQRO的主要科学目标是测试量子理论对含有10e8以上原子的宏观物体的量子叠加的预测。在这些条件下，由于对量子理论提出的各种替代模型而产生的偏差将变得显而易见。这些模型被建议用来协调矛盾的量子现象与经典宏观世界和我们的闵可夫斯基时空概念。MAQRO的第二个科学目标，这是解决的实验案例，是证明一种新型的惯性传感器的性能的基础上光学捕获微球。CASE是一个技术演示器，展示了DECIDE的模块化设计如何能够轻松地将其与在航天器和轨道方面具有兼容要求的其他飞行任务结合起来。同时，CASE可以作为弱等效原理的测试平台，即，自由降落的普遍性，试验质量相差7个数量级。
2012-03-19 physics.ins-det quant-ph
Quantum non-demolition measurement of a superconducting two-level system
在量子力学中，测量过程是信息提取和量子系统状态扰动之间的微妙相互作用。量子非破坏（QND）测量通过使用特定的系统-检测器相互作用来最小化这种干扰，该相互作用保留了量子系统的合适算子的本征态。这导致理想的投影测量。我们目前的实验中，我们进行了两个连续的测量量子二能级系统，超导通量量子比特，通过探测耦合非线性谐振器的滞后行为。两个测量结果之间的大的相关性证明了读出方法的QND性质。超导量子比特的QND测量是可能的，这一事实加强了这些制造的介观系统被视为基本量子对象的概念。我们的研究结果也与量子信息处理有关，其中投影测量用于状态准备和纠错等协议。
2006-11-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Tomography of Suspended Carbon Nanotubes
Tufts University（塔夫茨大学）
本文提出了一种全机械方法，用于悬浮碳纳米管的柔性模式的相干控制和量子态重建，通过原子力显微镜实现单点可控驱动，支持Rabi振荡和Ramsey干涉等双能级协议，并结合位移奇点采样实现Wigner函数成像，无需光学加热或专用微波驱动线。
2026-04-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Reinforcement learning assisted non-reciprocal optomechanical gyroscope
提出一种基于旋转腔光机械谐振器与锥形光纤耦合的非互易光机械陀螺仪架构，利用强化学习在目标角速度范围内优化灵敏度，实现了高精度、微型化的惯性传感。
2025-07-16 quant-ph
Observation of squeezed light from one atom excited with two photons
像原子这样的单量子发射体是众所周知的非经典光源，它可以在给定的时间逐个产生光子，降低强度噪声。然而，由单个原子发射的光场可以表现出更丰富的动力学。一个突出的例子是预测单个原子产生正交压缩光的能力，具有子散粒噪声振幅或相位波动。然而，人们早就预见到，这种压缩将比单光子的发射"至少难观察一个数量级"。压缩光束已经使用宏观和介观介质产生了几十个原子，但是尽管实验努力，单原子压缩迄今为止还没有观察到。在这里，我们产生压缩光与一个高精细光学谐振腔中的单个原子。原子与腔场的强耦合引起了真正的量子力学非线性，比通常的宏观介质大几个数量级。这产生了可观察到的正交压缩与平均每个系统寿命仅包含两个光子的激发光束。与单光子的发射形成鲜明对比的是，压缩光源于从系统发射的光子对的量子相干性。单原子在传播光子之间诱导强相干相互作用的能力为单发射体光子量子逻辑开辟了新的前景
2012-02-27 quant-ph
