Quantum mechanical analogy and supersymmetry of electromagnetic wave modes in planar waveguides
我们研究了一个类似的方程描述TE和TM模式在一个平面波导与任意连续的依赖于坐标的电容率和磁导率与固定的薛定谔方程。在TE模和TM模的薛定谔方程中得到了有效位能，一般情况下，TE模和TM模的有效位能不同，但在介电常数和磁导率对坐标的弱依赖性范围内，它们是一致的。当位置相关的介电常数和磁导率的乘积为常数时，即折射率为常数时，我们发现TE模和TM模可用超对称量子力学描述。
2014-03-06 math-ph math.MP quant-ph
Three level atom optics in dipole traps and waveguides
类比的设置之间的三个原子陷阱耦合通过隧道和内部原子三能级系统与两个激光场相互作用的探索。在这种情况下，我们描述了一个STIRAP一样的过程，它允许移动原子之间的基态的两个陷阱电位和分析其鲁棒性。这种类比扩展到其他强大的和相干的传输计划和系统的一个以上的原子。最后将其应用于对波导中传播的原子波包的外自由度的控制。
2005-11-20 quant-ph
Quantum optics of chiral and antichiral waveguide arrays
Yale University（耶鲁大学）；University of Oslo（奥斯陆大学）
研究单光子在一维波导阵列中与原子散射的量子光学，比较手性和反手性阵列的散射特性，揭示手性阵列中光锥特征和反手性阵列的互易性。
2026-05-28 physics.optics quant-ph
Reconsideration of photonic tunneling through undersized waveguides
以往对光子隧穿的研究都是基于一维量子力学隧穿的简单直接类比，没有考虑电磁波沿波导的水平结构，因而过于简单和不全面。本文对截止波导中的光子隧穿问题进行了较深入的研究，得到了严格的理论模型，并得到了一些新的结果。
2020-05-19 quant-ph
Nonreciprocal waveguide-QED for spinning cavities with multiple coupling points
研究了旋转腔与弯曲波导多耦合点耦合时的手征辐射和单光子散射。结果表明，在腔-波导系统中，由于不同耦合点之间的干涉效应和Sagnac效应引起的频移，导致了光子的非互易传输.这种非局域干涉机制类似于巨原子中的机制。在单腔结构中，通过优化旋转速度和耦合点数目，手征因子可以接近1，手征方向可以自由切换。此外，相消干涉导致光子在整个光频带上沿一个方向完全传输，这在其他量子设置中是不类似的。在多腔系统中，我们还研究了光子输运性质。结果表明，不同的节点之间的定向信息流。该方案为实现量子非互易器件提供了一种新的途径，可应用于大规模光波导量子手征网络。
2022-03-24 physics.optics quant-ph
Chiral waveguide optomechanics: first order quantum phase transitions with $\mathbb{Z}_3$ symmetry breaking/
我们提出了一个直接的映射之间的量子光学力学问题的原子谐波捕获附近的手征波导和广义量子Rabi模型，并讨论了自组织的光子结构中的原子链和Dicke-like量子相变之间的类比在超强耦合制度。我们扩展了具有$\mathbb{Z}_3$对称性而非宇称$\mathbb{Z}_2$对称性的系统的超辐射相变类，并证明了在这些系统中出现了多组分薛定谔猫基态。
2020-10-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Universal Quantum Computation in Waveguide QED using Decoherence Free Subspaces
量子发射体与一维类光子储库的相互作用诱导了强的长程耗散耦合，这导致了所谓的退相干自由子空间（DFS）的出现，该退相干自由子空间与耗散解耦。当在发射器上引入弱扰动时，例如，驱动，强大的集体耗散强制执行DFS内的有效一致的演变。在这项工作中，我们明确地表明如何通过引入单站点解析驱动，我们可以使用DFS内的有效动力学来设计一个通用的一组和两个量子比特门内的DFS的两级原子类系统。利用Liouvillian微扰理论，我们计算了系统的相关品质因数，如Purcell因子和驱动器的不完美控制的标度。最后，我们比较我们的结果与以前的建议，使用原子$Λ$系统中的泄漏腔。
2015-12-15 quant-ph
Photons inside a waveguide as massive particles
在本文中，我们证明了德布罗意物质波的行为与空心波导中电磁波的行为之间存在着密切的相似性，使得被导光子可以被视为受相对论量子力学方程约束的自由质量粒子。受导光量子的有效静止质量和狄拉克电子的zitterbewegung现象的启发，与著名的希格斯机制不同，我们提出了一些关于质量起源的启发性想法。
2008-08-19 quant-ph
A new coupling mechanism between two graphene electron waveguides for ultrafast switching
我们提出了一种基于双石墨烯电子波导的新型超快电子开关器件，类似于光学双通道波导器件。该设计利用了两个石墨烯电子波导之间拉比振荡的相干量子力学隧穿原理。基于修正的耦合模理论，我们建立了一个理论模型来分析器件的特性，并预测开关速度大于1ps。由于室温下石墨烯中电子的平均自由程较长，所提出的设计避免了常规半导体量子阱结构中所需的低温操作的限制。我们的设计布局类似于一个标准的CMOS晶体管，应该很容易制造与当前最先进的纳米技术。
2019-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Deterministic quantum dot single-photon sources: operational principles and state-of-the-art specifications
Sparrow Quantum ApS（Sparrow量子有限公司）
本文综述了基于量子点的光子晶体波导中确定性单光子源的操作原理和最新性能规格，展示了其在量子技术中的应用前景。
2025-11-28 physics.optics quant-ph
Quantum-statistical approach to electromagnetic wave propagation and dissipation inside dielectric media and nanophotonic and plasmonic waveguides
量子统计效应发生在电磁（EM）波在电介质或超材料内的传播期间，所述电介质或超材料包括具有耗散和噪声的一大类纳米光子和等离子体波导。利用线性介质中薛定谔方程和麦克斯韦方程组之间的形式类比，我们严格推导出描述这种传播的有效哈密顿算子。该算子在一般情况下基本上是非厄米的，在某些特殊情况下是伪厄米的。使用一般的非厄米哈密顿密度算子的方法，我们推导出一个主方程，描述的统计合奏的电磁波模式。该方法还描述了在波的传播过程中发生的量子耗散和退相干过程，并且，除其他外，它揭示了控制上述材料内部的能量和信息损失所必需的条件。
2016-09-15 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Gravitational quantum states of neutrons in a rough waveguide
本文提出了超冷中子在有吸收/散射壁波导中的引力量子态理论。该理论涵盖了最近的实验，其中超冷中子在镜子和粗糙的散射体/吸收体之间发射。分析是基于最近开发的理论，量子运输沿随机粗糙的墙壁，修改，以包括泄漏（吸收）接口，更重要的是，低振幅高孔径粗糙度。计算集中在一个政权时，直接过渡到连续谱以上的吸收阈值占主导地位的中子从引力状态的耗尽，是更有效的比涉及的中间状态的过程。中子计数的理论结果是敏感的相关半径（横向尺寸）的表面不均匀性和粒子能量的吸收阈值在弱粗糙度限制的比率。观测更高引力态的主要障碍是粒子波函数的“悬垂”，这只能通过使用具有强粗糙度的散射体来克服。一般来说，如果只想探测单个引力态，那么高振幅的强粗糙度实验是优选的，而小振幅、高孔径的强粗糙度实验则更适合于数据的定量分析。我们还讨论了如何进一步提高计算的准确性和优化实验制度。
2006-03-22 quant-ph
Quantum light-matter interactions in structured waveguides
本文用 TB 与 SSH 链建模结构化波导，揭示有限带宽和拓扑导致的耦合差异，并提出基于拓扑相的单光子量子开关。
2023-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Few-photon Transport in Fano-resonance waveguide geometries
我们对少光子传输中的法诺干涉效应进行了理论研究。在适当的条件下，光波导中的局部缺陷会引起高度非对称的传输线形状，这是Fano干涉的特征。对于一个两级发射器放置在这样的缺陷附近，在这里建模为一个部分传输的元素，我们发现一个完整的时间演化的单光子波包和发射器的激发概率的解析表达式。我们展示了部分透射元件如何影响发射器寿命并改变有效系统共振的光谱位置。使用输入输出的形式主义，我们确定的单光子和双光子$ S $矩阵的两个能级发射器和腔发射器系统耦合到波导与部分传输元件。我们展示了如何利用Fano干涉效应来实现一个类似于可调线性或非线性分束器的Hong-Ou-Mandel开关。
2020-04-16 quant-ph
Nonadiabatic couplings and gauge-theoretical structure of curved quantum waveguides
我们研究了单粒子的量子力学，该粒子被一个允许沿波导变化的限制约束沿任意光滑参考曲线运动。薛定谔方程进行评估，在适应的坐标系和横向模式分解进行，同时考虑到曲率和扭转效应和横截面的潜力，沿曲线以任意方式变化的可能性。我们讨论的绝热结构的问题，并检查非绝热耦合，由于弯曲的几何形状，不同的横向轮廓和它们的相互作用。精确的多模矩阵哈密顿量被作为自然的出发点，少模近似。给出了这种近似方程，并计算出这些近似方程如何恢复扭转波导的已知结果，并可应用于其他类型的波导设计。量子波导哈密顿量被改写成一种形式，清楚地说明了它是如何推广在分子物理中遇到的玻恩-奥本海默哈密顿量。与后者类似，我们探讨了量子波导问题所固有的局部规范结构，并提出了非绝热态的有用性，给出了绝热到非绝热基变换的明确构造。
2014-03-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Electron quantum optics with beam splitters and waveguides in Dirac Matter
本文研究Dirac型物质中飞行电子的波函数分束与传播，分析分束器、超聚焦器和纳米带波导，指出波形、几何与能量需平衡以提升概率密度和寿命。
2023-04-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical trapping through harmonic breathing
提出了一种新的量子阱策略，它在任何需要的地方都表现出类似于一个有效的谐振子势阱的行为。该方法是基于谐波的收缩和膨胀的系统周围的一个固定点（陷阱点）在高频率。给出了任意势的解析结果，并与两个不可穿透的壁之间的量子粒子的数值计算进行了对比。同样，利用量子力学和光学之间的类比，它表明，谐波呼吸波导晶格可以用来捕获光束使用的频率的顺序的耦合常数，而不需要诉诸非线性介电项。
2019-03-13 physics.optics quant-ph
The three-body pseudo-potential for atoms confined in one dimension
通过与二维物理的类比，导出了一维三体赝势。玻恩近似，然后考虑在线性谐振波导中的超冷原子的背景下。在二聚体阈值附近，零程势与三体薛定谔方程的降维有直接联系。
2018-06-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
The Dirac sea of phase: Unifying phase paradoxes and Talbot revivals in multimode waveguides
Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica（墨西哥国家光学与电子天体物理研究所）
本文提出一种基于相的狄拉克海框架，用于统一多模波导中相悖论与塔尔博复兴现象，提供了一种分析和设计多模干涉器件的工具。
2026-03-09 quant-ph
Bosonic Mpemba effect with non-classical states of light
本研究在量子光学领域利用非经典光态预测了玻色子姆潘巴效应，发现光场弛豫动力学受初始光子统计影响，经典相干态与Fock态等非经典光态的衰减对比可观测到该效应，拓展了纯量子类姆潘巴效应的研究范畴。
2024-10-27 physics.optics quant-ph
A Soliton Model of the Electron with an internal Nonlinearity cancelling the de Broglie-Bohm Quantum Potential
本文提出了一个包络孤子模型的电子传播作为一个突起的虚拟波导，这作为轨迹。该模型基于德布罗意的原始电子波粒相对论理论，并基于克莱因-戈登方程控制普通微波波导的传播模式的观察-薛定谔方程作为低群速度近似。这个类比为实际的物理模型，包括孤子，打开了大门。在线性情况下，一个假想的微粒在假想的波导中发生了弯曲--这种弯曲类似于彭罗斯对狄拉克电子理论的描述。孤子包络由薛定谔方程的一个特殊的非线性形式定义。这种非线性效应抵消了包层的德布罗意/玻姆量子势。波函数被包络限制，因此波函数坍缩的概念被消除。由于电子模型直接基于狭义相对论，它也说明了这一理论。微粒结合了自旋和电荷，以光速运动，需要进一步研究它与光子的关系。本文提出了一个基于普朗克尺度下光纤中两个模相互耦合的光子模型。其中一种模式被认为携带两个正交极化的电磁外部场，而另一种内部模式携带一个螺旋运动的微粒，因此代表自旋。单个电子被认为只有一个极化，没有任何叠加的可能性;因此，消除了极化测量中的崩溃概念。
2009-06-02 quant-ph
Continuous mode cooling and phonon routers for phononic quantum networks
我们研究了声子网络中量子态传输协议的实现，其中与光网络类似，量子信息通过扩展的机械谐振器阵列或声子波导中的传播声子来传输。我们描述了如何通过实施光机械多模式和连续模式冷却方案来创建用于传输量子态的“冷”频率窗口，来克服声子量子信道的非零热占据的问题。此外，我们还讨论了声子循环器和可切换声子路由器的实现，它们只依赖于强相干光机械相互作用，不需要强磁场或特定材料。这两种技术都可以应用于各种物理实现，其中耦合到基于自旋或电荷的量子位的声子用于片上网络应用。
2012-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
