Second-order correlation and squeezing of photons in cavities with ultrastrong magnon-photon interactions
本研究在超强耦合磁子-腔系统中,通过精确求解二阶关联函数,发现反向旋转相互作用可诱导腔模压缩,且各向异性耦合可增强压缩,为量子信息技术中的光子阻塞优化提供途径。
2025-03-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Approaches of frequency-dependent squeezing for the low frequency detector of Einstein Telescope
本文研究了在Einstein Telescope低频探测器中用耦合腔或EPR压缩替代滤波腔的可行性,发现EPR压缩可消除一个滤波腔并有望提升探测器灵敏度。
2024-04-23 quant-ph
Two-axis spin squeezing of two-component BEC via a continuous driving
在二分量BEC中,单轴扭转哈密顿量导致自旋压缩,其极限与原子数成$N^{-\frac{2}{3}}$比例。我们提出了一个方案,将单轴扭转哈密顿量转化为双轴扭转哈密顿量,导致增强的自旋压缩$\propto N^{-1}$接近海森堡极限。该方案不需要脉冲序列,只需一个连续的驱动场就可以实现单轴扭转哈密顿量的变换,因此具有很好的实验实现前景。未来的量子信息处理和量子精密测量可能会受益于这种方法。
2014-12-17 quant-ph
Field squeeze operators in optical cavities with atomic ensembles
提出了一种在含原子云光腔中产生单模和双模压缩的方法。通过合适的激光系统,我们能够设计一个与原子自由度解耦的压缩场算符,产生一个由原子数按比例放大的大压缩参数,并实现简并和非简并参量放大。利用输入输出理论,我们证明了在输出端可以达到理想压缩态和完全压缩。该方案对退相干过程具有鲁棒性。
2006-01-03 quant-ph
Linearized analysis of dissipative Two Axis Counter Twisting (TACT) squeezing for Metrology
本文分析了退极化信道耗散下的双轴扭转(TACT)自旋压缩,发现耗散须参数上弱于压缩耦合,且压缩须先于测量才能获得计量学增益;关键数学进展是证明含退极化噪声的TACT等价于极化降低且无噪声的TACT,信噪比呈指数增益。
2024-03-20 quant-ph
Quantum Fisher information and spin squeezing in one-axis twisting model
研究了自旋相干态$|θ_{0},ϕ_{0}\rangle$单轴扭转模型中的量子费舍尔信息和自旋压缩.分析讨论了自旋压缩参数$ξ^2_{K}$和平均参数估计精度$χ^2$与极角$θ_{0}$和方位角$ϕ_0$的关系。此外,我们讨论了碰撞退相对这两个参数的动力学的影响。在这种情况下,还获得了$ξ^2_K$的解析解。
2014-05-06 quant-ph
Broadband squeezing of quantum noise in a Michelson interferometer with Twin-Signal-Recycling
双信号回收(TSR)建立在两个光耦合腔的谐振偶极子的基础上,有效地提高了干涉仪在特定信号频率下的灵敏度。我们报道了双信号循环迈克耳孙干涉仪的首次实验实现及其压缩光注入的宽带增强。整个装置被稳定地锁定,并且证明了干涉仪散粒噪声的宽带量子噪声降低高达4dB。该系统的特点是通过测量其量子噪声谱的几个调谐的TSR腔。我们发现实验结果和数值模拟之间的良好协议。
2010-05-25 quant-ph
One Axis Twisting (OAT) spin squeezing for metrology
本研究探讨了退相干下 One Axis Twisting (OAT) 自旋压缩在计量学中的应用,证明其能有效提升精度且对非均匀性不敏感,并将 Kitagawa-Ueda 公式推广至有限极化。
2024-03-20 quant-ph
Spin Squeezing of One-Axis Twisting Model in The Presence of Phase Dephasing
详细分析了双模玻色-爱因斯坦凝聚体中外场涨落诱导的多体相位退相单轴扭曲模型的自旋压缩.分析结果表明,即使在存在退相的情况下,最佳初态也对应于极角为$θ_0=π/2$的相干自旋态$|θ_{0}, ϕ_0\rangle$.如果退相速率为$γ\ll S^{-1/3}$,其中$S$为原子的总自旋,我们发现压缩参数的最小值(即,最强压缩)服从与理想单轴扭转情况相同的标度,即$ξ^2\propto S^{-2/3}$。而对于中等程度的退相,可实现的压缩服从幂律$S^{-2/5}$,这比理想情况略差。当退相率为$γ>S^{1/2}$时,我们证明了压缩是弱的,可以忽略.
2013-12-13 quant-ph
Frequency-dependent squeezing for gravitational-wave detection through quantum teleportation
本文提出基于量子隐形传态与纠缠光的频率依赖压缩新方案,可在爱因斯坦望远镜低频探测器的失谐信号循环干涉仪中实现宽带量子噪声抑制,且无需额外滤波腔或改动核心光学器件。
2025-03-13 quant-ph
Analytical solvability of the two-axis countertwisting spin squeezing Hamiltonian
由于双轴反扭自旋压缩哈密顿量在干涉测量和计量学中的重要作用,目前受到广泛关注。似乎没有对任意自旋值有效的解析解。在这篇文章中,我们系统地考虑这个哈密顿量的各种特定的自旋值的分析可解性的问题。我们表明,自旋压缩动力学可以被认为是解析求解的角动量值高达$21/2$,即$21$自旋半粒子。我们还确定了系统的属性,负责产生更高的自旋值比基于天真的期望的解析解。我们的工作是相关的压缩实验与低自旋值的解析表征,和半解析建模的较高值的自旋。
2015-09-28 quant-ph
Spin Squeezing via One-Axis Twisting with Coherent Light
基于原子与非共振光场的相互作用,即光场的顺磁法拉第旋转和光场的虚拟磁场,提出了一种新的原子自旋压缩方法.由于该方法不需要投影过程、压缩光场或原子间的特殊相互作用,因此可以广泛应用于许多系统。压缩参数的可达到范围是S^{-2/5},其中S是总自旋,其受到相干光施加的附加波动和自旋分布的球形性质的限制。
2004-10-18 quant-ph
Enhancing collective spin squeezing via one-axis twisting echo control of individual atoms
Fudan University(复旦大学);Wenzhou University(温州大学);Shanxi University(山西大学)
本文提出一种通过单轴扭曲回声控制同时增强集体自旋压缩并映射原子间纠缠至适合后续计量的磁子能级的方法。
2026-05-15 quant-ph
Output entanglement and squeezing of two-mode fields generated by a single atom
研究了单个四能级原子与双模腔场的相互作用。在大失谐量条件下,得到了双模光场的有效哈密顿量,它是双模光场的幺正压缩算符。利用输入输出理论,我们发现输出光场的纠缠和压缩是可以实现的。通过对压缩谱的分析,发现非对称失谐量和非对称原子初态将压缩谱从一个谷分裂为两个最小值,并且为了获得输出纠缠场,需要适当的腔泄漏.
2009-08-06 quant-ph
Optical Density-Enhanced Squeezed Light Generation without Optical Cavities
为了实现高程度的量子噪声压缩,通常采用光学腔来提高光与物质的相互作用时间。在这里,我们提出利用相干布居俘获(CPT)效应直接产生压缩光而不需要任何光学腔。结合光在CPT介质中的慢传播速度,相干态通过具有高光密度(OD)的原子系综可以在单次通过中演化为高度压缩态。我们的研究表明,超过$10$ dB的噪声压缩可以实现OD为1,000,这是目前在实验中可用的。较大的OD可以进一步增加挤压程度。由于光强度和双光子失谐量是CPT相互作用的关键因素,我们还证明了在给定OD下,这两个因素的范围很广,可以达到最小方差,表明所提出的方案是灵活和鲁棒的。此外,在CPT方案中不需要考虑相位匹配条件。我们在原子介质中引入高OD不仅带来了与光学腔相媲美的长的光-物质相互作用时间,而且为量子界面压缩光的产生开辟了新的途径。
2017-10-24 quant-ph
Spin Squeezing via One-Axis Twisting in a Quadrupolar NMR system under relaxation effects
本文研究了室温下四极核磁共振系统中自旋为3/2和7/2的自旋压缩态,利用单轴扭转机制描述非线性算符,并考虑弛豫效应,提出了非笛卡尔角动量算符及压缩参数上界,为量子控制与计量提供框架。
2025-04-12 quant-ph
Spin squeezing via one- and two-axis twisting induced by a single off-resonance stimulated Raman scattering in a cavity
压缩自旋态在量子精密测量和传感领域有着重要的应用。Sørensen和Mølmer [Phys. Rev. A 66,022314(2002)]已经表明,通过双非共振受激拉曼散射,可以在腔设置中实现有效的单轴扭转相互作用,从而导致以$N$为原子数的$\propto 1/N^{2/3}$的降噪比例。在这里,我们表明,通过适当改变初始输入自旋态,它是可能的,产生一个轴扭转自旋压缩通过\emph{single}非共振受激拉曼散射,从而可以大大简化现实的实现。我们还表明,单轴扭转相互作用可以转化为一个更有效的双轴扭转相互作用,通过旋转的集体自旋,同时耦合到腔,产生海森堡有限的噪音减少$\propto1/N$。考虑到原子退相干和腔场衰减引起的噪声效应,我们发现在目前的实验条件下仍然可以实现大幅度的压缩。
2019-05-01 quant-ph
Extreme Spin Squeezing via Optimized One-Axis Twisting and Rotations
针对 Ramsey 干涉测量,本文提出交替使用单轴扭转脉冲与旋转来生成最优压缩态,在脉冲幅度受限和光子散射损耗下仍保持 Heisenberg 标度的计量增益。
2023-06-05 quant-ph
Phonon-induced two-axis spin squeezing with decoherence reduction in hybrid spin-optomechanical system
School of Physical Science and Technology, Lanzhou University(兰州大学物理科学与技术学院);Key Laboratory for Quantum Theory and Applications of MoE, Lanzhou Center for Theoretical Physics, Lanzhou University(兰州大学理论物理中心,教育部量子理论与应用重点实验室)
本文提出在混合腔光-机械-自旋系统中实现海森堡极限自旋压缩,通过退相干减少实现双轴扭曲压缩,理论和数值模拟显示在退相干和声子耗散下最大压缩度随N增加趋于常数,同时优化参数可提升压缩性能和制备时间。
2025-10-08 quant-ph
Engineering squeezed states in high-Q cavities
虽然多年来已经可以在具有高度压缩的高Q腔中构建场,但这些腔中任意压缩态的工程直到最近才得到解决[Phys. Rev. A 68,061801(R)(2003)]。本文研究了如何压缩任意给定的腔场态,特别是如何在高Q腔中产生压缩位移数态和压缩宏观量子叠加态。
2004-03-30 quant-ph
Spin squeezing of the non-Hermitian one-axis twisting model
在没有衰变的情况下,开放系统的条件动力学通常可以用非厄米哈密顿量描述。研究了非厄米单轴扭转模型中的自旋压缩。有些令人惊讶的是,接近厄米特双轴反扭(TACT)哈密顿量的极限的SS是可实现的一些参数,这显着改善了厄米特OAT模型可实现的最佳值。缺点是就像所有有条件的方案一样,平均需要更长的时间才能进化到稳定状态,并且随着原子(自旋)数量的增加,没有衰变或成功的概率会降低。因此,上述非厄米OAT哈密顿量中稳态SS的结果仅限于小系统。然而,对于其他参数制度,理想的SS动态到达之前,达到稳定状态,大大缩短了进化时间和增强的成功概率,同时仍然保持显着改善的极限厄米特OAT。
2015-09-23 quant-ph
Unconditional two-mode squeezing of separated atomic ensembles
我们提出了一个方案,无条件制备的双模压缩态的有效玻色子模式实现在一对原子系综集体相互作用的光学腔和激光场。该方案利用稳定原子基态之间的拉曼跃迁,并在理想条件下产生稳态的纯纠缠态。该方案适用于限制在一个单一的腔和合奏限制在单独的,级联的腔。
2006-02-08 quant-ph
The properties of squeezed optical states created in lossy cavities
从理论上研究了有耗腔中简并参量下转换产生的压缩态的性质。我们表明,Lindblad主方程,它管理这个系统的演变,作为其解决方案的压缩热态的有效温度和压缩参数,取决于时间。在不同的泵浦方式下,我们得到了正交噪声、热光子数、压缩参数和总光子数随时间的演化的解析解。我们还找到了正交噪声的稳态极限,并讨论了稳态时腔内产生光的$ g^{(2)} $因子。
2016-09-12 physics.optics quant-ph
Spin squeezing and pairwise entanglement for symmetric multiqubit states
我们证明了任意对称多量子比特态的自旋压缩隐含着两两纠缠。当压缩参量小于等于1时,我们给出了压缩参量与奇偶态的纠缠度之间的定量关系。我们证明了所有量子比特都自旋下降的初态通过单轴扭转哈密顿量生成的偶态是自旋压缩的当且仅当它们是成对纠缠的。对于任意数量大于1的量子比特,通过外加横向场的单轴扭转哈密顿量生成的态,或者任意数量偶数量子比特,通过双轴反扭转哈密顿量生成的态,数值结果表明,这些态是自旋压缩态当且仅当它们是成对纠缠态.
2003-06-30 quant-ph
Squeezing with classical Hamiltonians
导出了压缩过程初始阶段的最大压缩率的一个简单公式:压缩率仅与经典哈密顿量的二阶偏导数有关。规则的相空间的最佳旋转被发现,以保持最佳的状态定位和定向最快的压缩。这些操作将感兴趣的相空间点转换为具有相反主曲率的鞍点。对于布洛赫球相空间和自旋压缩也得到了类似的结果。通过几个模型例子说明了一般公式的应用,包括参量下转换,克尔非线性,Jaynes-Cummings相互作用,以及单轴扭转和双轴反扭转的自旋压缩。
2015-08-19 quant-ph
Optimal Squeezing in Resonance Fluorescence via Atomic-State Purification
原子共振荧光的压缩被证明是优化的适当设计的环境,这可以实现一个准谐振腔。当原子相干性达到最大时,压缩效应达到最佳,对应于纯原子量子态。原子态纯化是通过腔场对原子的反作用来实现的,它增加了原子的相干性,降低了原子的激发。对于实际的腔,原子与腔场的耦合产生了超过99%的原子态纯度。在这种情况下,挤压对失相的脆弱性大大降低,这对于各种应用可能是重要的。
2012-06-27 quant-ph
Entangling and squeezing atoms by weak measurement
提出了一种弱测量方法来测量原子的纠缠和压缩。我们证明了即使光与原子之间的耦合强度很小,也可以实现常规的基于测量的压缩所不能达到的大压缩。后选择通过弱非共振量子非破坏相互作用(QND)与自旋相互作用的光子,使其处于与初态近似正交的状态,可以增强基本自旋之间的纠缠,从而增强自旋压缩.压缩过程是概率的,但产生的状态是无条件确定的。进一步控制后选择参数和检测过程,可以将类量子阱自旋压缩转变为单轴扭曲甚至双轴扭曲的自旋压缩。
2018-12-30 quant-ph
Two-axis-twisting spin squeezing by multi-pass quantum erasure
多体纠缠态是量子信息科学和量子精密测量的关键。利用光学技术建立高度多体纠缠的一个重要问题是通过产生这种纠缠的光泄漏系统信息。我们提出了一种基于全光干涉的方法来擦除这些信息。不需要的原子-光纠缠可以通过三个或更多个连续的原子-光相互作用的相消干涉来去除,只留下所需的有效原子-原子相互作用。这种量子擦除协议允许使用相干光和冷或热原子系综实现海森堡限制的自旋压缩。计算结果表明,与以前的方法相比,该方法能显著改善压缩超过10 dB的情况,并且在适当的实验条件下也能实现较大的自旋压缩.我们的方法能够有效地创建多体纠缠态与简单的设置,因此是有前途的量子精密测量和量子信息处理技术的进步。
2016-05-06 quant-ph
Two-well atomic Bose-Hubbard analogues of optical cavities
提出并分析了具有泵浦和损耗的双势阱玻色-哈伯德模型中原子光腔的模拟。在单阱抽运的情况下,我们发现平均场动力学和量子统计都与阻尼阱的选择有定量的关系。我们分析的两个系统都远离平衡,在稳态下保持了良好的一致性。我们发现了一个小程度的正交压缩和模式纠缠的一些参数制度。由于最近的实验进展,应该有可能证明我们研究和预测的效果。
2016-07-07 quant-ph
Modified One-Axis-Twist Squeezing for Deterministic Orientation Control of Schrödinger Cat States with Unknown Atom-Number Parity
Department of Physics and Astronomy, Northwestern University(西北大学物理与天文学系);Department of Electrical and Computer Engineering, Northwestern University(西北大学电气与计算机工程系)
提出修正的单轴扭转压缩操作,使薛定谔猫态方向与原子数奇偶性无关,从而在未知奇偶性下实现海森堡极限灵敏度。
2026-06-07 quant-ph
Optimal Squeezing in the Resonance Fluorescence of Single Photon Emitters
天文学和天体物理学年度评论,第51卷,第511页e研究相干驱动的单光子源,如原子和量子点。如果发射极的电子子系统处于纯量子态,则实现了最大压缩。除了与电磁真空的非相干耦合外,还利用腔作为第二个衰变通道实现了净化。对于实际的空腔,这产生了超过99%的电子状态的纯度。除了数值计算,我们也得到近似的分析结果。在此基础上,研究了辐射源环境对激光器的影响,包括辐射源和腔模的无辐射退相和非相干泵浦。压缩对退相干的脆弱性大大降低,因此即使在恶劣的条件下,压缩仍然存在。还考虑了这种光源的压缩测量。
2013-08-29 quant-ph
Spin squeezing by one-photon-two-atom excitations processes in atomic ensembles
在其他地方已经表明,两个空间分离的原子可以共同吸收一个光子,其频率等于两个原子的跃迁频率之和。我们在多个二能级原子系综的情况下描述了这一过程,并证明了它可以用来产生自旋压缩和纠缠。这种共振集体过程允许在单光子极限下产生相当大的压缩。它代表了一种新的产生多体自旋-自旋相互作用的方法,在自旋之间产生双轴类扭转相互作用,这对自旋压缩的产生是非常有效的。我们对耦合到超导共面腔的磁性分子系综进行了显式计算。该系统代表了一个有吸引力的片上架构,用于实现改进的检测。
2020-02-27 quant-ph
Steady-state mechanical squeezing in a double-cavity optomechanical system
研究了机械谐振腔与其中一个耦合腔相互作用,另一个耦合腔作为辅助腔的双腔光机系统的物理特性。该模型可望在获得强光机耦合强度的同时克服光机腔衰减。通过辅助腔的相干干涉,可以在高分辨边带区产生机械谐振腔的稳态压缩。数值模拟和理论分析的机械位移求积的稳态方差的方案的有效性进行了评估。该方案为超越可分辨边带极限的机械压缩提供了一个平台,并解决了目前实验上的局限性。
2016-05-03 quant-ph
Unitary and efficient spin squeezing in cavity optomechanics
本研究提出腔光力学中制备氮空位中心自旋压缩态的新方法,可消除声子-光子模式与自旋的纠缠实现幺正单轴扭曲压缩,还可通过正交方向重复演化实现海森堡极限的双轴扭曲压缩,且对退相、弛豫噪声鲁棒。
2024-01-28 quant-ph
Persistent atomic spin squeezing at the Heisenberg limit
两种著名的机制,单轴扭转(OAT)和双轴反扭转(TACT),动态产生自旋压缩态。后者提供了更好的自旋压缩(SS),但尚未得到证明,因为其相互作用的形式在已知的物理系统中不会自然发生。实现有效的TACT转换OAT的几个建议需要严格的实验条件,以克服由此产生的非平稳(振荡)SS和连续变化的平均自旋方向。这项工作提出了一个简单的方案,解决了这两个问题,冻结SS在一个最佳点,并实现有效的持久SS抑制进一步的挤压动力学。明确的程序概述了持续SS的TACT限制。基于我们的方案的协议有利地放宽了实验要求,这显着照亮了实现TACT的前景。
2016-01-20 quant-ph
Enhancement of steady-state bosonic squeezing and entanglement in a dissipative optomechanical system
系统地研究了振幅调制对耗散三模光机械系统中稳态玻色压缩和纠缠的影响,其中膜的振动模通过辐射压耦合到左右腔模.数值模拟结果表明,周期性调制的外激光驱动腔的一端或两端,可以显著增强稳态玻色子压缩和纠缠。值得注意的是,只要一个周期性调制的外部激光驱动腔的任何一端就足以增强压缩和纠缠,这便于实际实验,其代价是实现系统稳定所需的调制周期数更多。此外,我们数值验证了最佳调制频率的解析预测,并讨论了相应的物理机制。
2018-05-08 quant-ph
Spin squeezing in a generalized one-axis twisting model
在考虑失谐量的广义单轴扭转模型中,研究了初始相干自旋态$|θ_0, ϕ_0>$的自旋压缩与极角的关系。我们明确表明,无论$δ$和$ϕ_0$,以前的结果,理想的单轴扭转恢复只要$θ_0=π/2$。然而,对于$θ_0$与$π/2$的小偏离,可实现的方差$(V_{-})_{\min}\sim N^{2/3}$大于理想情况$N^{1/3}$。我们还发现最大压缩时间$t_{\min}$的尺度为$N^{-5/6}$。给出了$(V_{-})_{\min}$和$t_{\min}$的解析表达式,与数值模拟结果一致.
2009-06-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamical Spin Squeezing via Higher Order Trotter-Suzuki Approximation
本文提出了一种基于高阶Trotter-Suzuki近似的单轴扭转哈密顿量到双轴扭转哈密顿量的变换方案。与文献[Y. C. Liu等人,物理修订信函107,013601(2011)],我们的方法可以将控制循环的数量从$1000$减少到$50$。与文献[C. Shen等人,A87,051801(2013)]。并给出了相应的误差分析。
2014-07-16 quant-ph
Theory of quantum fluctuations of optical dissipative structures and its application to the squeezing properties of bright cavity solitons
本文提出了一种研究非线性光学腔中耗散结构量子涨落的方法,并以简并的I型光学参量振荡器为例进行了说明。该方法包括:(i)通过集体变量描述,明确考虑到量子噪声引起的耗散结构的漂移,以及(ii)扩展与线性化Langevin方程中控制波动演化的线性算子相关的双正交基中的剩余内部波动。我们得到了压缩谱和强度涨落谱的一般表达式。然后从理论上研究了一种特殊的耗散结构,即亮腔孤子的压缩特性。在回顾了我们以前的结果,即在线性近似下,存在一个与系统参数无关的完全压缩模之后,我们考虑了分叉点处的压缩,以及用平面波本振子场进行压缩检测,并考虑了检测器尺寸对可检测压缩程度的影响。
2007-02-07 quant-ph
Realistic Filter Cavities for Advanced Gravitational Wave Detectors
全球正在进行的探测引力波的努力继续推动精确测量的极限,同时旨在为理解天体物理学和基础物理学提供新的工具。光的压缩态提供了一种经证实的提高引力波探测器灵敏度的方法,有可能将天体物理源的探测率提高一个数量级以上。由于辐射压噪声在先进探测器中起着重要的作用,因此需要依赖于频率的压缩。在本文中,我们提出了一个实用的方法来产生频率相关的压缩先进LIGO和类似的干涉引力波探测器。
2013-05-07 astro-ph.IM gr-qc physics.optics
Nonstationary Casimir effect in cavities with two resonantly coupled modes
我们研究的特殊情况下的非平稳Casimir效应(创建光子在移动边界的腔)的两个谐振耦合模式的频率$ω_0$和$(3Δ)ω_0$,参数激发由于小振幅振荡的理想腔壁的频率$2ω_0(1δ)$(与$|δ|,|Δ|\ll 1$)。发现了热致振荡对平均光子数的时间依赖性和模间量子纯度交换的影响。计算了初始真空态和热态下各模的压缩和光子分布。示出了补偿失谐的可能性。
2001-09-04 quant-ph
A hybrid-systems approach to spin squeezing using a highly dissipative ancillary system
自旋系统的压缩态是量子技术,特别是量子精密测量和传感的重要纠缠源。在这里,我们考虑的自旋压缩态的产生与耗散辅助系统的相互作用的自旋。我们发现在这个模型中自旋压缩可以通过两种不同的机制产生:单轴扭曲和驱动集体弛豫。我们可以通过简单地调节耗散辅助系统和自旋系统之间的失谐量来在两种机制之间进行插值。有趣的是,我们发现,对于这两种机制,辅助系统耗散不必被认为是一个缺陷,在我们的模型,但自旋压缩起着积极的作用。为了评估自旋压缩的可行性,我们考虑了两种不同的超导电路实现。我们的结论是,无论是通过单轴扭转还是通过驱动集体弛豫,都可以在实验上产生数百个自旋的压缩态。
2016-05-18 quant-ph
Strongly Enhanced Spin Squeezing via Quantum Control
本文提出了一种利用光探针与光密原子样品间的双程法拉第相互作用来研究自旋压缩的新方法。用量子擦除器去除剩余的自旋-探测纠缠,从而在集体自旋上实现单轴扭曲幺正映射。这种相互作用可以是相位匹配的,导致压缩的指数增强。在实践中,缩放和峰值压缩取决于退相干,技术损失和噪声。一个简化的模型表明,在当前的实验室参数下,应该可以实现约10 dB的挤压。
2010-04-13 quant-ph
Spin Squeezing through Collective Spin-Spin Interactions
提出在一般耦合自旋模型下通过自由演化产生单轴扭曲自旋压缩,并设计脉冲方案克服参数不完美,实现海森堡极限测量精度,为产生极限自旋压缩提供可行方法。
2023-11-27 quant-ph
One- and two-axis squeezing via laser coupling in an atomic Fermi-Hubbard model
本文研究了在Mott绝缘相下用费米-哈伯德模型描述的超冷原子费米子产生自旋压缩态。我们显示激活的两个扭曲机制的原子内部自由度之间的位置依赖的激光耦合。单激光耦合模拟单轴扭转模型,扭转轴的方向由耦合相位决定。添加具有适当选择的相位的第二激光束为模拟双轴反扭曲模型铺平了道路,从而能够接近海森堡限制的压缩水平。
2022-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Self-induced Spatial Dynamics to Enhance Spin-Squeezing via One-Axis Twisting in a Two-Component Bose-Einstein Condensate
本文从理论上研究了一种利用凝聚体的平均场动力学来增强二分量玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)中自旋压缩的方案。由于散射长度的不对称性,两个分量在空间分离和重新组合的地方表现出密度振荡。当两个分量在空间上分离\cite{treutlein2010}时,负责自旋压缩的有效非线性增加了三个数量级。我们使用截断Wigner方法对系统进行多模模拟,并表明这种方法可以用于在有效非线性通常太小的系统中产生显着的自旋压缩,并且由大粒子数产生的强空间动力学不一定不利于产生自旋压缩。我们开发了一个简化的半解析模型,给出了很好的协议与我们的多模模拟,并将是有用的预测自旋压缩在一系列不同的系统。
2014-08-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Two-mode squeezing operator in circuit QED
从理论上研究了双模压缩算符在电路量子电动力学中的实现。受先前光学腔方案的启发[Phys. Rev. A $\textbf{73}$,043803(2006)],我们采用耦合到两个非简并量子模式的超导量子比特,并在量子比特上使用驱动场来充分控制谐振子-量子比特相互作用。基于双模压缩真空态的产生,我们首先分析了理想情况下模型的有效性,然后研究了耗散机制对双模压缩操作产生的影响,即量子比特和谐振腔模的衰减以及量子比特的退相.我们表明,我们的计划允许产生高度压缩状态,即使与国家的最先进的参数,导致超过10分贝的双模压缩的理论预测。此外,我们的协议是能够压缩任意初始状态的谐振器,这使得我们的计划有吸引力的未来应用在连续变量量子信息处理和量子精密测量领域的电路量子电动力学。
2018-07-02 quant-ph
Output Field-Quadrature Measurements and Squeezing in Ultrastrong Cavity-QED
研究了从耦合到任意相互作用强度的一般量子系统的谐振腔中逃逸的电磁磁场的输出正交分量的压缩。本文提出的输出压缩的广义理论分析适用于腔量子电动力学的所有相互作用区域:从弱到强、超强和深耦合区域。对于耦合率与腔谐振频率相当或大于腔谐振频率的耦合率,光学腔的标准输入-输出理论不能计算正确的输出场求积,并且预测了不可忽略的输出压缩量,即使系统处于其基态。本文证明了对于任意相互作用和腔嵌入量子系统,当系统处于基态时,在输出场求积中不存在压缩。我们还应用所提出的理论方法研究了:(i)嵌入相干激发腔中的人工二能级原子;(ii)级联型三能级系统与腔场模相互作用产生的输出压缩。在后一种情况下,输出压缩来自原子-腔修饰态的虚光子。这项工作扩展了预测和分析连续变量光学量子态层析成像的可能性时,光学谐振腔与其他量子系统的相互作用非常强烈。
2015-09-30 quant-ph
Cavity magnonics with easy-axis ferromagnet: Critically enhanced magnon squeezing and light-matter interaction
该研究提出含易轴铁磁体的腔磁振子学方案,利用 Ising 相变附近的临界磁振子压缩增强腔–磁振子耦合,并支持通过腔频移探测压缩及实现磁振子超辐射相变。
2023-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rapid Generation of a Macroscopic Schrödinger Cat State of Atoms with Parity-Independent Orientation
我们表明,利用回波组态中的单轴扭曲压缩过程,可以通过操纵与系综物理隔离的单个原子的量子态来控制大量原子的宏观磁矩的取向。利用这种控制技术,还可以确定性地使系综与单个原子纠缠,这模仿了被称为薛定谔猫的思想实验。此外,这种技术将使产生大量原子的介观薛定谔猫态成为可能,其速度远远快于产生这种状态的传统过程,其取向与原子数的奇偶性无关。除了回波组态外,我们还研究了压缩参量在某些特定值下的单轴扭转压缩行为。我们发现,压缩传播子可以表示为n个旋转算子的和,如果n和压缩参数的乘积等于π,其中n是一个非零整数。这种单轴扭曲压缩特性的一个直接结果是,在这种条件下产生的压缩态中,即使其Husimi准概率分布看起来是不规则的,也存在一个隐藏的顺序。
2022-10-27 quant-ph
Ramsey interferometry with generalized one-axis twisting echoes
我们考虑了一个大类的拉姆齐干涉协议,增强了压缩和非压缩操作之前和之后的相位信号是印记在集体自旋的$N$粒子。我们报告了一个分析优化任何给定的粒子数和强度的(非)压缩。这些结果可以应用,即使实验相关的退相干过程中的压缩和非压缩相互作用。然而,在这项工作中不考虑两种相互作用之间的噪声。这提供了压缩回波协议的一般化表征,将一些已知的量子调制协议恢复为局部灵敏度最大值,从而证明了它们的最优性。我们发现了一个新的协议。它的灵敏度增强依赖于压缩的双重反转。在回声协议的一般类中,新发现的过度解扭协议由于其海森堡标度而被挑选出来,即使在强集体退相下也是如此。
2020-04-27 physics.atom-ph quant-ph
Beyond one-axis twisting: Simultaneous spin-momentum squeezing
量子纠缠的产生和操纵是提高测量精度的关键。产生用于原子干涉测量的纠缠的主要方法是自旋压缩的过程,由此状态变得对$SU(2)$旋转更敏感。产生这种纠缠的一种可能性是通过单轴扭曲(OAT),其中一个自由度的多粒子纠缠态是由非线性哈密顿量产生的。我们介绍了一种新的方法,它超越了OAT,在两个不同的自由度上产生压缩和纠缠。我们提出了我们的工作在一个系统的具体物理环境中组成的集体原子能级和离散集体动量状态,但也考虑其他可能的实现。我们的系统使用一个非线性哈密顿产生动态$SU(4)$,从而创造了动力学的机会,不可能在典型的$SU(2)$单轴扭转。这导致三个轴由于两个自由度和它们的纠缠而发生扭曲,从而可能产生更丰富的量子纠缠背景。在这个系统中准备的状态是潜在的更通用的用于多参数或辅助测量方案比那些准备标准的自旋压缩。
2022-09-14 physics.atom-ph quant-ph
Generation of spin squeezing via a fully quantum degenerate parametric amplifier
自旋压缩是实现高精度计量的最有吸引力的方法之一。在本文中,我们提出了一个通过全量子简并参量放大器在原子系综中产生自旋压缩的方案。讨论了在驱动和不驱动泵浦腔的情况下产生自旋压缩的性质。数值模拟结果表明,所产生的自旋压缩强度是相当大的,并能够与使用双轴扭转(TAT)模型获得的。此外,我们通过引入相应的实验参数证明了该协议在实验上是可行的。因此,该方案为实现光子-自旋耦合系统中的自旋压缩提供了一种很有前途的方法。
2023-03-01 quant-ph
Near-optimal two-mode spin squeezing via feedback
我们提出了一个产生双模自旋压缩的反馈方案。我们确定了最优反馈的一般表达式,它也适用于单模自旋压缩的情况。通过这种反馈获得的双模自旋压缩态对于j=1/2是最佳的,并且对于j>1/2非常接近最佳。此外,主方程提出了一个在没有反馈的情况下产生双模自旋压缩的哈密顿量,并且类似于单模情况下的双轴反扭哈密顿量。
2002-09-20 quant-ph