Ground-state cooling of mechanical resonators by quantum reservoir engineering
我们提出了一个将机械谐振器冷却到其量子基态的方案，该方案通过类似光机械的耦合与工作流体相互作用。相对于标准的激光冷却方案，相干性使谐振腔的运动到其基态，我们认为一个非相干的热源，以实现相同的目标。我们表明，同时冷却两个退化或近退化的机械谐振器是可能的，否则这是一个具有挑战性的目标来实现。将该方法推广到多个谐振器的同时冷却是简单的。冷却剂与浴槽耦合的光谱滤波是实现冷却的关键。通过研究激光边带冷却和在标准光机设置中加热冷却之间的直接联系，解释了冷却的基本物理机制。我们通过量子水库工程实现的冷却的有利方案可以在各种设置中实现，采用冷却剂与目标系统的参数耦合。我们还讨论了使用非热浴来模拟用于冷却的超高温热浴。
2021-05-19 quant-ph
Shot noise dominant regime for ellipsoidal nanoparticles in a linearly polarized beam
在激光散粒噪声占主导地位的制度的加热和参数反馈冷却的光学囚禁的各向异性纳米粒子的结果。相关的动力学参数，如振荡频率和散粒噪声加热速率，取决于被捕获粒子的形状。对于椭球体颗粒，轴长和总尺寸的比率控制相对于频率的散粒噪声加热速率。对于具有较小椭圆度或较大尺寸的颗粒，旋转的相对加热速率倾向于小于平移的相对加热速率，表明更好的旋转冷却。对于一个反馈方案，我们还提出了结果的最低占领数，可以实现作为一个函数的加热速率和经典的不确定性的位置测量。
2017-05-04 quant-ph
Energy localization enhanced ground-state cooling of mechanical resonator from room temperature in optomechanics using a gain cavity
当增益系统与损耗系统耦合时，能量通常从增益系统流向损耗系统。本文提出了一种利用增益腔对光机系统中机械谐振腔进行基态冷却的反直觉理论。能量首先从机械谐振器流入损耗腔，然后流入增益腔，最后在那里局部化。增益腔中的能量局部化显著地提高了机械谐振器的冷却速率。此外，我们表明，非常规的光学弹簧效应，例如，可以实现机械谐振器的巨大频移和光致阻尼。它们具有预冷自由基态冷却，即，在室温下热激励的机械谐振器可以直接冷却到其基态。这种冷却方法在量子物理的基础测试中具有潜在的应用，而无需复杂的低温设置。
2017-07-10 quant-ph
Cooling a micro-mechanical resonator to its ground state by measurement back-action
我们提出了一个分析的微机械谐振器的冷却通过测量和反作用。测量是通过耦合到库珀对盒来执行的，尽管耦合不会导致净冷却，但从系统中提取信息并因此提取熵会导致纯量子态。在适当的情况下，状态变得非常接近相干状态，取决于测量记录，并且因此可以被移位到振荡器基态。
2009-06-10 quant-ph
Measurement-based ground state cooling of a trapped ion oscillator
基于测量的冷却是一种方法，通过这种方法，最初处于热态的量子系统可以通过某种测量在其基态中制备。这是通过进行预示系统处于所需状态的测量来完成的。在这里，我们演示了应用基于测量的冷却技术被困原子离子。通过多普勒激光冷却将离子预冷却到具有平均激发$\bar n \approx 18$的热状态，并且基于测量的冷却技术选择离子恰好处于运动基态的那些场合。预告过程的保真度大于95%。这种技术可以应用于不像捕获离子那样适合于激光冷却的其他系统。
2023-01-30 quant-ph
Ground State Laser Cooling Beyond the Lamb-Dicke Limit
我们提出了一种激光冷却方案，可以将一个被限制在谐振势中的单原子冷却到陷阱基态$|0>$。该方案假设强约束，其中陷阱中的振荡频率大于有效自发衰减宽度，但不限于Lamb-Dicke极限，即陷阱基态的大小可以大于光波长。这种冷却方案在离子和玻色-爱因斯坦凝聚的量子计算中可能是有用的。
1997-06-07 quant-ph
Ground state cooling is not possible given initial system-thermal bath factorization
在本文中，我们证明了一个基本的约束冷却动力学意味着它是不可能的冷却，通过一个单一的系统浴量子演化，一个系统，嵌入在一个热环境下，其基态，如果初始状态是一个因式分解的产品的系统和浴状态。后者是一个关键的，但人为的假设往往包括在许多描述系统浴动态。类似的结论适用于“冷却”到系统的任何纯态。
2012-10-16 quant-ph
Resolved-sideband Raman cooling to the ground state of an optical lattice
我们将中性Cs原子囚禁在二维光晶格中，并通过分辨边带拉曼冷却将其冷却到运动零点附近。边带冷却通过与一对磁子能级相关联的振动流形之间的跃迁发生，并且所需的拉曼耦合由晶格势本身提供。我们得到平均振动激发\bar{n}_x \approx \bar{n}_y \approx 0.01，对应于人口\sim 98%的振动基态。处于光晶格基态的原子为探索量子态控制和亚反冲激光冷却提供了一个新的体系
1998-01-13 quant-ph
Ground state laser cooling using electromagnetically induced transparency
描述了一种用于囚禁原子的激光冷却方法，该方法通过利用原子能级的受驱动的λ形排列中的量子干涉来实现基态冷却。该方案在技术上比现有的边带冷却方法更简单，但它可以显着更有效，特别是当涉及几个运动模式时，并且它不会对过渡线宽施加限制。我们研究了一个运动自由度的冷却过程的全量子力学模型，并表明速率方程提供了一个很好的近似。
2000-10-10 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
Comparing resolved-sideband cooling and measurement-based feedback cooling on an equal footing: analytical results in the regime of ground-state cooling
我们表明，在该制度的基态冷却，简单的表达式可以推导出的性能解析边带冷却-相干反馈控制的一个例子--和最佳的线性测量为基础的反馈冷却谐振子。这些结果对于定义该政权的小参数的领导秩序是有效的。他们提供了深入了解线性系统的相干和基于测量的反馈的局限性的起源，以及它们之间的关系。这些限制不是由量子力学施加的基本界限，而是由于两种冷却方法都被限制为仅使用与谐振器的线性相互作用的事实。我们比较了这两种方法的性能在平等的基础上-也就是说，对于相同的相互作用强度-并确认相干反馈能够更好地利用线性相互作用比基于测量的反馈。我们发现，这种性能差距是由测量的反作用噪声，但由投影噪声。我们还获得了简单的表达式，可以通过这两种方法在此制度下，优化的相互作用强度的最大冷却。
2015-03-19 quant-ph
Ground state cooling in a hybrid optomechanical system with a three-level atomic ensemble
机械谐振器的冷却在基础研究和应用科学中具有重要意义。研究了强激发光腔中三能级原子系综的光机混合冷却。利用量子噪声方法，我们找到了噪声谱的上界，并进一步给出了三个最佳参数条件，它们可以得到小的加热系数，大的冷却系数，从而得到小的最终声子数.并通过协方差矩阵法进行了数值模拟，得到了与理论预期一致的结果。它表明，我们的计划可以实现基态冷却高度未解决的边带制度，在目前的实验技术。与以往的冷却方法相比，在我们的方案中，对原子系综的驱动强度和系综中的原子数的限制较少。此外，还扩展了基态冷却参数的容许范围。结果表明，该方案非常适合于实验，对光机混合冷却的研究具有指导意义。
2017-12-19 quant-ph
Simultaneous ground-state cooling of six mechanical modes of two levitated nanoparticles
Hunan Normal University（湖南师范大学）
本文通过相干散射机制实现了两个悬摆纳米颗粒六种机械位移模式的同时地面态冷却，展示了耦合结构和冷却机制，并探讨了暗模式对冷却的影响。
2026-04-09 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
Accelerated ground-state cooling of an optomechanical resonator via shortcuts to adiabaticity
机械谐振器的基态冷却是量子光学力学中的一项重要任务，因为它是产生、操纵和应用宏观力学相干性的必要前提。在这里，我们提出了一个瞬态计划，以加速基态冷却的机械谐振器在三模环耦合光机系统通过捷径绝热（STA）。我们考虑了四种耦合协议，并计算了绝热和STA情况下机械谐振器的平均声子数的演化。我们验证了STA方法可以在更短的时间内实现机械谐振器的基态冷却。STA方法也可以推广到加速腔光机学中的其他绝热过程，因此这项工作将开辟快速光机操作的新领域。
2022-02-09 quant-ph
Parallel-Electromagnetically-Induced-Transparency Near Ground-State Cooling of a Trapped-ion Crystal
我们从理论上提出并实验证明了保罗阱中离子晶体的平行电磁感应透明（平行EIT）冷却技术。与标准的电磁感应透明（EIT）冷却相比，它对冷却共振条件的要求不那么严格，因此原则上允许同时冷却具有任意范围的动模谱。实验证明了这种冷却方案的原理验证，最多可捕获4个40 Ca+离子。我们观察到的最佳平均声子数约为0.2的所有运动模式的同时近基态冷却。通过在大范围内调谐陷阱频率以模拟宽带运动模式谱，我们仍然可以达到几乎相同的冷却极限，而标准EIT冷却显示有限的冷却范围。我们的方法具有简单的实验配置，仅需要标准EIT冷却的探测束的适当调制，并且可以应用于各种类型的离子（例如，~（171）Yb ~+，~（40）Ca ~+）。这种冷却方案为囚禁离子量子计算机和模拟器的初始化提供了强有力的工具。
2021-12-02 quant-ph
Ground-State Cooling in Cavity Optomechanics with Unresolved Sidebands
本文考虑一个简单腔的光学力学，研究了量子机制下机械谐振腔的基态冷却。利用线性区域的有效主方程，可以得到二阶矩的运动方程。在忽略反共振项的情况下，得到了稳态解。声子数的最终平均值进行了比较的情况下，反共振项。我们发现，在最后一种情况下的基态冷却得到改善。事实上，反共振项的加入使得系统能够产生压缩场，这是增强冷却所必需的。给出了合成场的方差。分析计算在一些适当的制度。然后我们的分析预测证实了数值计算。
2018-09-04 quant-ph
Sympathetic ground state cooling and coherent manipulation with two-ion-crystals
我们将一个双离子晶体冷却到集体运动模式的基态。激光冷却，更具体的解决边带冷却是通过只照射晶体中的两个$^{40}$ Ca $^+$离子之一来同情地进行的。我们测量了线性阱中晶体运动模的加热率，发现它们比Q. Turchette { \em et. al.}在捕获的$^9$ Be $^+$离子的情况下，可以使用Phys. Rev. A 61，063418（2000）中的方法。在制备好基态之后，可以对原子布居进行相干量子态操控。在相干时间内，观察到多达12个拉比振荡，表明可以实现许多相干操纵。在离子阱中对每个离子分别进行相干激发和基态冷却是实现量子信息处理的重要手段。
2000-09-08 quant-ph
Auxiliary-cavity-assisted ground-state cooling of optically levitated nanosphere in the unresolved-sideband regime
通过引入耦合高品质因子腔，对光悬浮纳米球在未分辨边带区的基态冷却进行了理论分析。由于耦合腔的存在而产生的量子干涉，施加在纳米球上的光力的谱密度发生变化，然后加热和冷却过程之间的对称性被打破。通过调节强耗散腔模的失谐量，可以提高纳米球的净冷却速率。结果表明，即使有效的光机耦合弱于纳米球的频率，也可以在未分辨边带区实现基态冷却，这可以通过纳米球和辅助腔模的有效相互作用使系统回到有效分辨区的图像来理解.此外，耦合腔的存在改善了系统的动力学稳定性。
2017-05-31 quant-ph
Multi-parameter Optimization for Ground-state Cooling of Mechanical Mode using Quantum Dots
将机械模式冷却到其运动基态为量子气象学和信息处理领域的科学和技术进步开辟了道路。提出了一种利用量子点实现机械模基态冷却的多参数优化方案。应用主方程的方法，我们制定了一个广泛的系统参数，包括失谐，衰减率，泵浦率和耦合强度的优化方案。我们在两种主要类型的半导体量子点系统上实现了优化方案：胶体量子点和外延量子点。这些系统跨越了广泛的机械模式频率，耦合率和衰减率。我们的优化方案在所有情况下降低了几个数量级的稳态声子数。我们还计算了净冷却速率估计的声子衰减率，并表明，优化的系统参数也导致有效的冷却。所提出的优化方案可以很容易地扩展到其他驱动系统耦合到一个机械模式。
2022-07-18 quant-ph
Self-cooling of a movable mirror to the ground state using radiation pressure
我们证明了在一个适当失谐的腔中，利用辐射压力可以将微机械振荡器冷却到它的量子基态（自冷却）。从一个简单的理论基础上海森伯-朗之万方程，我们发现，最佳的自冷却发生在良好的腔制度，当腔的带宽小于机械频率，但仍然大于有效的机械阻尼。在这种情况下，腔内场和振动机械模式相干地交换它们的波动。我们还提出了动力学计算，显示如何访问镜的最终温度从腔反射场的波动。
2007-07-13 quant-ph
Trapping and Cooling a mirror to its quantum mechanical ground state
我们提出了一种从室温开始冷却谐振镜到其量子力学基态的技术。我们的方法，它涉及到双面照射的振动镜内的光学腔，结合了几个优点，目前正在使用的双镜安排。对于可比较的参数，三反射镜配置为振荡反射镜提供了更硬的陷阱。此外，它防止了双稳态限制使用较高的激光功率的反射镜捕获，也部分地这样做的反射镜冷却。最后，它改善了反射镜与经典噪声的隔离，使得其动力学主要受到光场的真空波动的扰动。这些改进有望使实现镜面基态占据的任务更接近完成。
2007-04-18 quant-ph
Laser cooling of a nanomechanical oscillator into its quantum ground state
形成图案化的Si纳米梁，其支持经由辐射压力耦合的共定位的声学和光学共振。从T=20K的浴温开始，利用光辐射压力将3.68GHz纳米机械模式冷却到其量子力学基态。印在透射的冷却激光束上的机械模位移波动表明，获得了0.85 ± 0.04的最终声子模占有率。
2011-06-18 quant-ph
Sympathetic cooling of a radio-frequency LC circuit to its ground state in an optoelectromechanical system
我们提出了一个完整的理论，激光冷却的宏观射频LC电路的光机电系统的装置，包括一个光学腔色散耦合到一个nanomechanical振荡器，这又是电容耦合到感兴趣的LC电路。我们确定的最佳参数制度，LC谐振器可以冷却到其量子基态，这需要一个大的光机械协同，和一个更大的机电协同。此外，为了达到量子基态，可比较的光机械和机电耦合速率是优选的。
2021-03-22 quant-ph
Ground state cooling in a bad cavity
研究了当激光驱动原子偶极跃迁并与光学谐振腔的模式强耦合时，光对陷入谐振势的原子的力学效应。我们调查的冷却动力学坏腔的限制，集中在有效的过渡线宽小于陷阱频率的情况下，因此，当边带冷却可以实现。我们发现，激光和腔场的力学作用之间的量子关联可以导致边带冷却效率的提高。当谐振器损耗超过自发衰减和超过表征动力学的相干过程的速率时，发现这种干涉效应。
2006-03-27 quant-ph
Mechanical effects of optical resonators on driven trapped atoms: Ground state cooling in a high finesse cavity
我们从理论上研究了光场对原子的力学效应，原子被一个外势阱捕获，它的偶极跃迁耦合到一个光学谐振腔的模式，并由激光驱动。我们推导了量子质心动力学的解析表达式，该表达式在紧外势的情况下是有效的。这个方程具有广泛的有效性，并允许一个透明的解释导致冷却的个人散射过程。我们表明，动力学是一个竞争的机械效应的腔和激光光子，这可能会相互干扰。我们专注于好腔的限制，并确定新的冷却方案，这是基于量子干涉效应，并导致有效的基态冷却实验可访问的参数制度。
2007-03-21 quant-ph
Routing thermal noise flow and ground-state cooling in an optomechanical plaquette
本文提出在四模光机械晶格中通过路由热噪声流并调整环路相位，实现两个非简并机械谐振器的基态冷却，该方法补充了传统相干暗模式控制理论。
2025-06-20 quant-ph
Nonreciprocal ground-state cooling of multiple mechanical resonators
耦合到同一腔场模的多个简并或近简并模的同时基态冷却已成为腔光力学中的一个突出挑战。这是因为由这些机械模式形成的暗模式与腔模式解耦并且防止通过腔模式的冷却通道从暗模式提取能量。本文提出了一种通用的、可靠的暗模破缺方法，通过引入一个与相位相关的声子交换相互作用来实现两个简并或非简并力学模的同时基态冷却，并利用该相互作用形成一个环耦合组态.我们发现了两种机械模式的非对称冷却性能，并阐述了这种现象的基础上的非互易能量转移机制，这导致了两种机械模式之间的声子的定向流动。我们也推广这种方法来冷却多个机械模式。该冷却方案的物理机制具有普遍的有效性，该方法可以推广到打破物理学中的其他暗模和暗态效应。
2020-07-29 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
Back-action ground state cooling of a micromechanical membrane via intensity-dependent interaction
提出了一种理论方案，说明了利用反作用冷却方法实现高精细度光学腔中振动微机械薄膜的量子基态冷却的可能性。该计划是基于强度依赖耦合的膜的腔内辐射压力场。通过求解稳态下的线性化量子朗之万方程，在Routh-Hurwitz准则的条件下，我们找到了膜的位置和动量方差的精确表达式。我们表明，通过改变兰姆-迪克参数和膜的反射率，可以有效地控制膜的振动的平均激发次数，也冷却系统到微开尔文温度。
2011-07-12 quant-ph
Dual-mode ground-state cooling in quadratic optomechanical systems: from multistability to general dark-mode suppression
Sun Yat-Sen University (Zhuhai Campus)（中山大学（珠海校区））；Shihezi University（石河子大学）；Guangdong University of Technology（广东工业大学）
研究二次光机系统中通过调节腔失谐和耦合强度实现从光学双稳态到多稳态的转变，并在非线性稳态解的动态稳定分支上实现双机械振子的同时基态冷却，同时通过二阶光机诱导频移有效抑制暗模效应。
2026-04-16 quant-ph
Double-EIT ground-state laser cooling without blue-sideband heating
本文讨论了一种基于双电磁感应透明（EIT）和利用三脚架结构四能级原子的囚禁原子或离子的激光冷却方案。附加的第四原子态通过强耦合激光场耦合到通常的单EIT冷却的三能级设置。这有效地允许在待冷却的系统的吸收光谱中创建两个EIT结构，这可以由耦合激光场参数控制以消除载波和蓝边带激发。在Lamb-Dicke膨胀的第一阶中，这抑制了所有的加热过程。因此，与单EIT冷却相比，双EIT方案可以用于将冷却极限降低几乎两个Lamb-Dicke参数的幂。
2004-06-28 quant-ph
Fast ground-state cooling of mechanical resonator with time-dependent optical cavities
提出了一种可行的冷却外接可控光驱的三镜腔光机系统中机械谐振腔的方案。在Born-Oppenheimer（BO）近似下，将机械谐振器和腔的动力学简化为一个含时谐振子，其有效频率可以通过光驱动场来控制。MR的快速冷却可以通过控制光学驱动器的振幅来实现。重要的是，我们进一步表明，基态冷却可以实现通过三镜腔光机系统没有解决的边带条件。
2011-04-11 quant-ph
Highly efficient cooling of mechanical resonator with square pulse drives
机械谐振器的基态冷却是产生宏观量子态的一种途径。本文研究了非光滑矩形脉冲驱动下的光机冷却问题。通过说明冷却的动力学过程，我们展示了如何选择方波脉冲的幅度和持续时间，以及它们之间的间隔，使机械谐振器可以快速冷却到它的基态。与在连续波驱动场下的冷却相比，通过使用方波脉冲驱动可以更有效和灵活地执行机械谐振器的基态冷却。在这种冷却过程的某些时候，方波脉冲驱动下的热声子数可能变得甚至低于具有相同幅度的连续波驱动场的冷却的理论极限。
2019-01-27 quant-ph
Cavity cooling of a trapped atom using Electromagnetically-Induced Transparency
提出了一种结合腔增强散射和电磁感应透明的囚禁原子冷却方案。冷却动力学利用了三光子共振，它结合了激光和腔激发。结果表明，相对快速的基态冷却可以实现在Lamb-Dicke制度和大的合作。有效的基态冷却的参数正在进行的实验。
2011-12-01 quant-ph
Micro-mechanical oscillator ground state cooling via intracavity optical atomic excitations
我们预测了微机械振荡器的基态冷却，即一个光学腔的振动端镜，通过谐振耦合的镜子振动的一个狭窄的内部光学跃迁的系综的二能级系统。由集体介观自旋模型表示的粒子与腔一起实现了一个有效的、频率可剪裁的零温度损失通道，该通道可以转变为泵浦的增益通道。与需要小腔线宽的解析边带腔冷却的情况相反，可以在低精细度和非常小的腔体积下工作以增强光镜和光原子耦合。定制的损耗和增益通道提供振动量子的有效去除并抑制再加热。在边带冷却的简单物理图像中，原子塑造腔轮廓以增强/抑制散射到较高/较低能量边带。该方法也适用于其他基于腔的原子和分子气体冷却方案，以及耦合到带状线腔的分子系综。
2009-06-19 quant-ph
Sideband Cooling Micromechanical Motion to the Quantum Ground State
激光冷却技术的出现彻底改变了许多原子尺度系统的研究。这推动了量子计算机的发展，通过在运动的基态制备捕获的离子，并通过实现原子蒸气的玻色-爱因斯坦凝聚产生新的物质状态。类似的冷却技术提供了一种通用而灵活的方法，用于在宏观物体的运动基态中制备宏观物体，将强大的微观力学技术带入量子领域。腔光或机电系统通过光与运动之间的强相互作用实现边带冷却。然而，进入量子机制，小于单个量子的运动，一直难以捉摸，因为边带冷却还没有充分压倒机械系统与其热环境的耦合。在这里，我们展示了边带冷却的运动的微机械振荡器的量子基态。进入量子区需要大的机电相互作用，这是通过将微机械膜嵌入超导微波谐振电路来实现的。为了验证冷却的膜运动到量子制度，我们进行了近量子限制的测量微波场，解决这个运动的海森堡极限的5.1倍。此外，我们的设备具有强耦合，允许微波光子和机械声子的相干交换。同时实现强耦合、基态制备和有效测量为控制和检测非经典运动态的快速发展奠定了基础，甚至可能在更大尺寸和质量的未探索区域测试量子理论本身。
2011-03-10 quant-ph
Nondeterministic quantum computation via ground state cooling and ultrafast Grover algorithm
在过去的几十年里，有许多关于量子计算的建议。绝热量子计算（AQC）是一个很有前途的候选者。AQC的核心思想是从一个简单哈密顿量的初始基态出发，通过特定的绝热通道，找到一个有问题哈密顿量的系统的基态。AQC的一个缺点是所需运行时间的显著增长，特别是当在AQC通道期间存在量子相变时。在这里，我们提出了一个非确定性的基态冷却量子计算模型的基础上选择性的投影测量耦合到系统的问题的哈密顿量预先冷却的常规技术。通过Grover搜索问题说明了该模型，并证明了该非确定性模型需要一个常数或至多对数的运行时间，同时也可以避免在准备简单哈密顿量的基态时可能遇到的困难.
2017-04-10 quant-ph
Laser cooling of single trapped atoms to the ground state: a dark state in position space
我们提出了一个方案，允许激光冷却囚禁原子的基态的一维限制势。该方案基于通过设计激光轮廓来创建暗态，以便将最热的原子相干泵浦到另一个内部能级，然后再泵浦回来。该方案在Lamb-Dicke极限之外有效。我们提出了一个完整的量子处理的一维模型的结果。
1997-10-13 quant-ph
Ground state cooling, quantum state engineering and study of decoherence of ions in Paul traps
研究了$^{40}Ca^+$单离子在Paul阱中的量子信息处理。S $_{1/2}$电子基态和亚稳态D $_{5/2}$态的叠加被用于实现量子比特。S $_{1/2} \leftrightarrow$ D $_{5/2}$跃迁上的激光用于操纵离子的量子态。我们将边带冷却应用于离子，并以高达99.9%的概率达到振动的基态。从这个Fock态$|n=0>$出发，我们演示了相干量子态操纵。观察到大量的拉比振荡和ms相干时间。运动加热测量为低至一个振动量子在190毫秒。我们还报告了两个离子的基态冷却。
2000-03-21 quant-ph
Simultaneous ground-state cooling of two levitated nanoparticles by coherent scattering
该研究推导耦合腔-悬浮双粒子系统哈密顿量，分析模式解耦与等功率光镊导致的暗模抑制，并通过适当参数打破暗模，实现多个力学模式的同时基态冷却。
2024-05-20 quant-ph
Coherent control and feedback cooling in a remotely-coupled hybrid atom-optomechanical system
冷却到运动基态是制备介观力学振子非经典态的重要第一步。光介导耦合到远程原子系综已被提出作为一种方法，以达到基态的低频振荡器。也可以使用光学测量然后反馈控制来达到基态。在这里，我们调查的可能性，通过结合这两种方法增强冷却。一般来说，这种组合优于任何一种单独的技术，尽管基于原子系综的冷却和反馈冷却各自在参数空间的大区域上占主导地位。
2014-06-30 quant-ph
Phase noise measurement of external cavity diode lasers and implications for optomechanical sideband cooling of GHz mechanical modes
通过辐射压力动态反作用的腔光机械冷却使得能够实现机械振荡器的基态冷却，只要激光器表现出足够低的相位噪声。在这里，我们调查和测量广泛可调谐外腔二极管激光器，这已被用于一系列最近的纳米光学机械实验，包括基态冷却的过量相位噪声。我们报告了一个明显的频率过剩噪声，其峰值在3.5 GHz附近，约为10^7 rad^2 Hz，归因于二极管激光器的弛豫振荡。测量结果表明，即使在GHz的频率二极管激光器不表现出量子限制的性能。相关的过量反作用可以排除基态冷却，即使在最先进的纳米光学机械系统。
2011-12-29 quant-ph
Cavity cooling to the ground state of an ensemble quantum system
我们描述了一种方法，用于初始化一个纯粹的基态的量子比特的合奏，通过应用集体腔冷却技术在每个量子比特的存在下的本地退相噪声。为了解决系综系统的动力学，我们引入了一种耗散微扰理论的方法，该方法将平均哈密顿理论应用于时间耗散相互作用框架中，以找到系统动力学的平均有效微扰子。我们使用SU（4）代数生成器解析求解系综中任意数量量子比特的一阶微扰。我们发现，一阶的有效热弛豫描述了本地$T_1$热弛豫的基态的每个量子比特在系综中的速率等于集体腔冷却耗散率。所提出的技术应该允许并行初始化的高纯度的状态在大型系综量子系统的基础上的固态自旋。
2016-03-01 quant-ph
Efficient sympathetic motional ground-state cooling of a molecular ion
冷分子离子在从精密光谱学、基础物理测试到超冷化学等各个领域都有着广阔的应用前景。内部和外部自由度的控制是许多这些应用的先决条件。运动基态冷却代表了量子逻辑辅助的内部状态制备、检测和光谱学协议的起点。强大而快速的冷却对于最大限度地利用实际实验的时间至关重要。我们优化了单个$^{25}\mathrm{Mg}^{+}$离子的基态冷却方案和$^{24}\mathrm{MgH}^{+}$的交感基态冷却方案的冷却速率。特别是，我们表明，强大的冷却相结合的脉冲拉曼边带冷却连续淬火冷却。此外，我们实验证明了一个有效的策略，基态冷却以外的Lamb-Dicke制度。
2015-03-30 physics.atom-ph quant-ph
Ultrafast Optimal Sideband Cooling under Non-Markovian Evolution
一个边带冷却策略，包括（i）在目标和辅助系统中的结构化（非马尔可夫）环境引起的动态和（ii）它们之间的最佳时间调制的相互作用。对于腔光学力学的背景下，当非马尔可夫动力学被认为是在目标系统中，基态冷却达到更快的速度和更低的声子占据数比以前报道的。在与类似的当前策略不同的地方，这里达到了基态冷却，以获得实验上可用于最先进实现的耦合强度速率。在超快最优基态冷却协议完成后，一个额外的最优控制策略被认为是保持声子数尽可能接近在冷却过程中获得的。与传统的期望相反，当在辅助系统中考虑非马尔可夫动力学时，冷却协议的效率被破坏。
2016-03-24 quant-ph
Quantum ground-state cooling and tripartite entanglement with three-mode optoacoustic interactions
本文对光腔中三模光声参量相互作用进行了量子分析，其中两个正交的横光腔模通过辐射压力耦合到一个声学模。由于最佳频率匹配-两个腔模式的频率间隔等于声学模式频率-载波和边带场同时谐振并相干建立。这种机制显著增强了量子机制中的光声耦合。它允许在小规模的桌面实验中探索光声相互作用的量子行为。我们明确地表明，给定一个实验上可实现的参数，三模方案可以实现量子基态冷却的毫克尺度的机械振荡器，并创建强大的静态三部分光声量子纠缠。
2009-08-29 quant-ph
Resolved Sideband Cooling of a Micromechanical Oscillator
微纳光学机械系统提供光学和机械自由度的辐射压力耦合，并因其探索宏观物体的量子力学现象的能力而受到积极追求。这些研究中的许多都要求在量子基态或接近量子基态的条件下制备力学系统。光晶格中囚禁离子和原子的基态冷却已经取得了显著的进展。解决边带冷却的技术是这一进展的必要条件，它允许克服多普勒冷却的固有温度限制，并需要超过原子种类跃迁速率的谐波捕获频率。最近出现的通过辐射压力的机械振荡器的腔反作用冷却遵循与多普勒型冷却被证明的类似路径，但是固有地缺乏如最近预测的获得基态冷却的能力。在这里，我们证明了第一次解决边带冷却的机械振荡器。通过泵浦光学微腔的第一下边带，其衰减率比相关机械振荡器的本征频率小20倍以上，获得了1.5MHz以上的冷却速率。运动边带的直接光谱显示运动增加过程的40倍抑制，这可以使声子占据率远低于1（<0.03）。这里所报道的解决边带冷却的基本示范应该在光机冷却实验中得到广泛的应用。除了基态冷却之外，该机制允许实现具有超过标准量子极限的精度的运动测量。
2007-09-26 quant-ph
Algorithmic Cooling of a Quantum Simulator
受控量子力学设备提供了一种模拟更复杂量子系统的方法，其速度比经典计算机快得多。这种“量子模拟器”在很大程度上依赖于能够制备哈密顿量的基态，其性质可以用于计算关联函数，甚至是某些经典计算的解决方案。虽然绝热制备仍然是产生这种基态的主要手段，在这里，我们提供了一种不同的制备途径：通过模拟耗散冷却到基态。这与当代在量子系统中实现广义形式的模拟退火的努力直接类似。
2012-07-30 quant-ph
Laser cooling with electromagnetically induced transparency: Application to trapped samples of ions or neutral atoms
利用量子干涉剪裁的三（或多）能级系统的吸收分布，提出了一种新的基态激光冷却囚禁原子的方法。在冷却速率与常规边带冷却相当的情况下，可以实现较低的最终温度。该方法在实验上实现冷却一个单一的钙$^+$离子到其振动基态。由于可以同时冷却宽频带的振动频率，因此该技术对于冷却较大的离子串将特别有用，从而对于基于捕获离子的量子寄存器的初始化具有重要的实际意义。我们还讨论了它在不同能级方案中的应用以及在大失谐驻波激光场囚禁的中性原子基态冷却中的应用。
2001-07-17 quant-ph
Cooling to the Ground State of Axial Motion for One Atom Strongly Coupled to an Optical Cavity
研究了与高精细度光腔场强耦合的单个囚禁原子在轴向运动基态的局域化。轴向运动的原子通过红色振动边带上的相干拉曼跃迁冷却。利用腔QED中强耦合实现的一种有效的状态探测方案被用来记录拉曼光谱，从拉曼光谱中推断原子的运动状态。我们发现零点能为13 uK的轴向势的最低振动能级以概率P0~0.95被占据。
2006-06-13 quant-ph
Nondeterminstic ultrafast ground state cooling of a mechanical resonator
我们提出了一种通过在辅助磁通量子比特上重复随机时间间隔测量来实现机械谐振器基态冷却的超快可行方案。我们发现，基态冷却可以实现与\emph{several}这样的测量。冷却效率几乎不依赖于任何两个连续测量之间的时间间隔。该方案对环境噪声也具有较强的鲁棒性。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mid-circuit ground-state cooling and ancilla readout in the $\textit{omg}$ architecture
University of Oregon（俄勒冈大学）
该研究在omg架构中实现了电路中间的基态冷却与辅助量子比特读出，为囚禁离子容错量子计算机提供了关键基础操作。
2026-08-14 quant-ph
Ground State Cooling of an Ultracoherent Electromechanical System
腔机电学依赖于微波和机械模式之间的参数耦合来操纵机械量子态，并在混合量子系统的不同部分之间提供相干界面。机械模式的高相干性在这样的应用中是至关重要的，以便保护其宿主的量子态免受热退相干。在这里，我们介绍了一个机电系统的基础上，周围的软夹持机械谐振器具有极高的Q值（> $10^9$），在非常低的温度（30 mK）举行。这种超相干机械谐振器是电容耦合到微波模式，强大到足以使基态冷却的机制（$\bar{n}_\mathrm{min}= 0.76\pm 0.16$）。这为利用这种系统提供的极长相干时间（$t_ \mathrm{coh} >100 ms）进行量子信息处理和状态转换铺平了道路。
2022-02-14 quant-ph
