Observation of quantum-measurement backaction with an ultracold atomic gas
目前微机械谐振器的研究致力于对宏观物体运动的量子极限检测。实现这一目标的先决条件是观察到与量子精密测量极限一致的测量反作用。然而，热噪声目前占主导地位的测量和排除基态准备的谐振器。在这里，我们建立了一个超冷原子气体的集体运动，严格限制在法布里-珀罗光学腔作为一个系统，研究宏观物体的量子力学。腔模结构选择一个单一的集体振动模式，该模式由腔的光学性质测量，由腔光场驱动，并受到该场的量子力波动的反作用。在实验上，我们通过测量腔内原子系综的腔光致加热来量化这种波动。这些测量代表了在标准量子极限下对宏观机械谐振器的反作用的第一次观察。
2008-04-22 quant-ph
Classical stochastic measurement trajectories: Bosonic atomic gases in an optical cavity and quantum measurement backaction
我们制定计算效率的经典随机测量轨迹的多模量子系统在连续观测。具体地说，我们考虑的非线性动力学的原子玻色-爱因斯坦凝聚体包含在一个光学腔的光泄漏的连续监测。经典轨迹在经典相空间表示中编码以给定检测记录为条件的连续量子测量过程。我们导出了一个Fokker-Planck方程的组合凝聚腔系统的准概率分布。我们解开的动态随机经典轨迹的条件下，连续监测系统的量子测量过程中，这些轨迹忠实地代表测量记录的个人实验运行。由于多原子系统中连续测量的可观测量的动力学可以用经典动力学近似，该方法提供了一种计算大型多模量子系统测量记录的数值有效和精确的方法。一个大的原子云的连续监测动力学的数值模拟显示相当波动的相位分布在不同的测量轨迹之间，而合奏平均表现出局部空间变化的相位退相干。单独的测量轨迹导致空间斑图形成和光机械运动，其仅由测量反作用产生。以光子的探测记录为条件的连续量子测量过程的反作用自发地打破了凝聚体的空间轮廓的对称性，并且可以被定制为选择性地激发集体模式。
2014-08-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Magnon-microwave backaction noise evasion in cavity magnomechanics
本文提出一种双音调驱动腔磁力系统实现反作用规避测量的方案，通过平衡振幅和频率间隔，在低驱动下超越标准量子极限，适用于多模系统。
2024-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Thermal intermodulation backaction in a high-cooperativity optomechanical system
本文在高协同性室温光机械系统中观测到热互调噪声反作用，其强度显著超过热噪声和散粒噪声，表明抑制TIN对实现室温量子光机械至关重要。
2023-07-06 physics.optics quant-ph
Quantum phases of incommensurate optical lattices due to cavity backaction
超冷玻色子原子被限制在光学谐振腔中的光晶格中，并与波长与限制势的空间周期性不相称的腔模相互作用。我们预测，腔内光子数可以显着不同于零时，驱动的原子的横向激光的强度超过阈值，其频率是适当的失谐腔和原子的跃迁频率。在此参数范围内，原子形成团簇，在团簇中它们同相发射到腔中。该簇被锁相，从而使腔内光子数最大化。这些预测是基于玻色-哈伯德模型，其推导在这里详细报告。玻色-哈伯德哈密顿量的系数是由于腔场和依赖于原子密度在所有的晶格位置。相应的相图进行评估，使用量子蒙特卡罗模拟在一维和二维平均场计算。当腔内光子数较大时，原子气体的基态缺乏超流性，并具有有限的压缩性，这是玻色玻璃的典型特征。
2013-07-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Laser cooling of a micromechanical membrane to the quantum backaction limit
光的辐射压力可以起到阻尼和冷却机械谐振器的振动运动的作用。在理解这种冷却的量子极限时，必须考虑散粒噪声波动对最终热占据的影响。在腔中的光机械边带冷却中，由腔线宽结合散粒噪声波动定义的有限斯托克斯拉曼散射决定了量子反作用极限，类似于原子激光冷却的多普勒极限。在我们的工作中，我们边带冷却到量子反作用极限，通过使用微机械膜预冷在稀释冰箱。监测光学边带允许我们直接观察机械物体与光浴达到热平衡。
2015-10-13 physics.optics quant-ph
Localization transition in presence of cavity backaction
研究了高精细度腔中被外光晶格约束的原子的局域化跃迁。原子-腔耦合产生有效的次级晶格势，其波长与光晶格的周期性不相称。与Aubry-André局域化跃迁类似，腔晶格可以诱导原子波函数局域化。从腔和原子的主方程出发，我们将系统动力学映射到哈伯德哈密顿量，该哈伯德哈密顿量可以在适当的限制下减少到哈珀哈密顿量。我们评估了原子基态的相图，并表明扩展波函数和局域波函数之间的转变受到腔非线性强度的控制，这决定了局域区域的大小和李雅普诺夫指数的行为。特别地，李雅普诺夫指数表现出与光机械共振相对应的类似共振的行为。最后，我们讨论了这些预测的实验可行性。
2016-05-04 quant-ph
An optomechanical elevator: Transport of a Bloch oscillating Bose-Einstein condensate up and down an optical lattice by cavity sideband amplification and cooling
分析了在激光泵浦光腔中，原子玻色-爱因斯坦凝聚体与光晶格相互作用的光力学性质，并讨论了在均匀偏置力（如重力）作用下的光力学性质。倾斜晶格中的原子波包经历布洛赫振荡;在腔中，原子对光的反作用导致腔内晶格在布洛赫频率下的时间依赖调制。当布洛赫频率与腔阻尼率的数量级成正比时，我们发现原子在晶格中的输运要么向上，要么向下。输运动力学可以解释为动态反作用引起的边带阻尼/放大的光机械布洛赫振荡器的表现。取决于泵浦腔失谐的符号，原子被传输，或者与偏置力，伴随着泵浦激光的频率的上转换或下转换。我们还评估了使用光机械布洛赫振荡器，使连续测量力的布洛赫频率读出的前景。在这种情况下，我们建立了显着的结果，光学弹簧效应是不存在的，布洛赫频率不修改的反作用。
2016-02-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Optically detecting the quantization of collective atomic motion
我们直接测量了由数千个超冷原子组成的气体在高精细度光学腔中与光耦合的量子化集体运动。我们检测到强烈的不对称性，高达3：1，在低能量和高能量的运动边带散射光的强度。由于腔-原子的高协同性，腔的光输出包含光与运动之间能量交换的光谱记录，直接量化量子位置测量的反作用所沉积的热量。这种反作用选择性地导致所观察到的集体模式的声子占据随测量速率而增加。这些结果，除了提供了一种方法，用于校准低占用机械系统的运动，提供了新的可能性，调查集体模式的简并气体和诊断光学机械测量反作用。
2011-11-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Conditional dynamics of optomechanical two-tone backaction-evading measurements
机械运动的反作用规避测量可以达到低于零点不确定度和量子压缩的精度，这使得它们成为量子精密测量和量子信息处理的资源。我们提供了超越标准绝热近似的双音反作用规避测量中光机系统条件状态的精确表达式，并进行了广泛的数值模拟以超越通常的旋转波近似。我们预测同时存在的条件机械压缩，腔内压缩，和光机纠缠。我们进一步对两个机械模和一个腔模的多模光机系统进行了类似的分析，发现了条件的机械Einstein-Podolski-Rosen纠缠和真正的三重光机纠缠。我们的分析是直接相关的国家的最先进的光学机械实验，已进入反作用为主的政权。
2020-07-03 quant-ph
Optomechanical Backaction in the Bistable Regime
Institute for Quantum Optics and Quantum Information, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学与量子信息研究所）；University of Innsbruck, Institute for Experimental Physics（因斯布鲁克大学实验物理研究所）；Dahlem Center for Complex Quantum Systems and Fachbereich Physik, Freie Universität Berlin（柏林自由大学达勒姆复杂量子系统中心及物理系）；Institut Quantique and Département de Physique, Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学量子研究所及物理系）；Institute for Theory of Condensed Matter and Institute for Quantum Materials and Technology, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院凝聚态理论研究所及量子材料与技术研究所）；Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires (ISIS, UMR7006), University of Strasbourg and CNRS（斯特拉斯堡大学及法国国家科学研究中心超分子科学与工程研究所）
本研究展示在非线性腔体中通过内在非线性反作用实现机械谐振子的冷却，突破传统线性响应限制。
2025-11-24 quant-ph
A maser based on dynamical backaction on microwave light
Braginsky的工作引入了辐射压力动态反作用，其中参数耦合到电磁模式的机械振荡器可以经历其刚度和阻尼率的变化。有限腔电磁衰减率可以导致机械振荡器的放大或冷却，并且特别地导致与机械振荡器的再生振荡相关联的参数振荡不稳定性，这是限制激光引力波干涉仪中的循环功率的效果。这些效应隐含地依赖于电磁腔，其耗散率大大超过机械振荡器的耗散率，这是大多数光机系统中自然满足的条件。在这里，我们考虑相反的限制，其中机械耗散被设计成主导电磁耗散，基本上颠倒了电磁和机械自由度的作用。因此，电磁场现在受到动态反作用：机械振荡器提供了一种反馈机制，可以修改电磁腔的阻尼率。我们描述了这种现象的精神Braginsky的原始描述，调用有限腔延迟和突出的耗散的作用。在以前的实验工作的基础上，我们证明了这种动态反作用在超导微波光机械电路的光。特别是，我们驱动系统以上的微波模式的参数不稳定性阈值，导致微波激射器的行动和演示注入锁定的微波激射器，稳定其频率，降低其噪声。
2017-05-18 quant-ph
Quantum backaction evading measurements of a silicon nitride membrane resonator
量子反作用通过引入额外的波动来干扰机械振荡器位置的测量。在量子反作用测量技术中，可以避免反作用，尽管代价是丢失部分信息。在这项工作中，我们进行了这样的量子反作用测量使用一个大的0.5毫米直径的氮化硅薄膜振荡器与707 kHz的频率，通过微波腔读出。测量结果表明，在大物体运动的正交测量中，量子反作用噪声是可以避免的。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamical Backaction of Microwave Fields on a Nanomechanical Oscillator
我们测量的响应和热运动的高Q纳米机械振荡器耦合到超导微波腔中的解析边带制度，振荡器的谐振频率超过腔的线宽。微波场和机械运动之间的耦合足够强，使得辐射压力超过固有的机械阻尼。这种辐射-压力阻尼将基本机械模式冷却到稀释制冷机中低于热平衡温度的5倍，达到140量子的声子占有率。
2008-11-06 cond-mat.other quant-ph
Near-field cavity optomechanics with nanomechanical oscillators
腔增强的辐射压力之间的光学和机械自由度的耦合允许量子限制的位置测量，并引起动态反作用，使放大和冷却的机械运动。在这里，我们展示了纯粹的色散耦合的高Q纳米机械振荡器的超高精细度光学微谐振器通过其倏逝场，扩展腔光学机械纳米机械振荡器。动态的反作用介导的光偶极力的观察，导致激光般的相干nanomechanical振荡仅仅是由于辐射压力。此外，实现了亚fm/Hz^（1/2）位移灵敏度，测量不精确度等于标准量子极限（SQL），这与纳米机械振荡器的零点波动一致。在SQL和纳米机械振荡器的辐射压力动态反作用的不精确性的实现可能不仅对检测机械系统中的量子现象有影响，而且对各种其他精密实验也有影响。由于近场耦合方法的灵活性，它可以很容易地扩展到一组不同的纳米机械振荡器，特别是提供了一条路线的实验辐射压力量子反作用在室温下占主导地位，使有质动力压缩或QND测量。
2009-09-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Kerr enhanced backaction cooling in magnetomechanics
针对低频大质量机械振子难以高效反作用冷却的问题，本文提出利用本征 Kerr 非线性腔增强磁机械/光机械冷却，实验性能超过线性系统一个数量级以上，并理论上可突破标准线性冷却极限。
2023-04-27 quant-ph
Theoretical analysis of mechanical displacement measurement using a multiple cavity mode transducer
我们提出了一种光机械位移传感器，它依赖于三个腔模式参数耦合到一个机械振荡器，其频率间隔匹配的机械谐振频率。额外的谐振允许在大幅降低的输入功率下达到标准量子极限（与仅一个谐振的情况相比），因为灵敏度和量子反作用都得到增强。此外，它表明，在多腔模式的情况下，模式之间的耦合是通过水库相互作用，例如，从而实现量子反作用噪声消除。实验实现的计划进行了讨论，在光学和微波域。
2009-09-08 quant-ph
Quantum limited amplification with a nonlinear cavity detector
研究了用于放大色散耦合输入信号的克尔型非线性驱动腔的量子测量特性。聚焦于一个操作制度，这是附近的分歧点，我们推导出简单的渐近表达式描述腔的噪声和响应。我们表明，腔的反作用和不精确的噪声允许量子有限的线性放大和位置检测，只有当一个是能够利用这些数量之间的相当大的相关性。这在放大非共振信号时是可能的，但在QND量子位检测中是不可能的。我们还考虑了利用非线性腔的反作用来冷却机械模的可能性。
2010-11-26 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
Dynamical Backaction Evading Magnomechanics
本文通过精确匹配混合磁振子-光子模式的散射率，实现了完全规避动力学反作用的腔磁力力学测量，消除了反作用阻尼，为需要避免反作用干扰的应用提供了新方法。
2023-03-28 cond-mat.mes-hall 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
Cooling and Squeezing a Microwave Cavity State with Magnons Using a Beam Splitter Interaction
本文提出两种几何结构在磁振子与二维微波腔模式间实现分束器相互作用，证明可实现超过裸谐振器阻尼速率的反作用阻尼及谐振器量子压缩。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear cavity optomechanics with nanomechanical thermal fluctuations
光腔光机系统中光与运动之间固有的非线性相互作用，除了高驱动的情况下，在所有的线性化描述进行了实验研究。在这里，我们展示了一个纳米级的光学机械系统，其中光和运动之间的相互作用是如此之大（单光子合作$C_0 \approx 10^3$），热运动引起的光学频率波动大于固有的光学线宽。因此，该系统在完全非线性状态下运行，这明显影响光学响应、位移测量和辐射压力反作用。实验表明，在很宽的温度范围内，表观光学线宽主要由热机械引起的频率起伏决定。这种非线性导致传统的热位移测量的光腔光机描述失效。此外，我们探讨了如何辐射压力反作用在这个制度影响的机械波动谱。这种强非线性可以作为控制谐振腔运动状态的一种手段。我们证明了使用高度非线性转导进行二次测量的位置，同时抑制线性转导。
2016-12-23 physics.optics quant-ph
Negative Backaction Noise in Interferometric Detection of a Microlever
反射镜位移的干涉检测本质上受到激光散粒噪声的限制。然而，在实践中，它往往受到热噪声的限制。在这里，我们报告在液氦温度下进行的实验，以克服热噪声的限制，并调查经典的激光噪声的影响，形成一个法布里-珀罗腔与光纤的微杠杆。频谱噪声密度示出了接近谐振频率的反作用噪声的负贡献区域。我们解释这种噪声降低作为一个相干耦合的微杠杆的激光强度噪声。这种光学机械效应可以用于提高检测灵敏度，如在超出标准量子极限的提案中所讨论的。
2011-07-22 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Optomechanical dual-beam backaction-evading measurement beyond the rotating-wave approximation
我们提出了明确的时间周期量子朗之万方程的精确解析解描述了一个单一的机械振荡器正交由于Braginsky，Vorontsov和索恩的双光束反作用逃避测量超出常用的行波近似。我们发现，反转项导致额外的边带的光学和力学光谱和修改的主峰。在物理上，测量的反作用是由于机械谐振器周期性地耦合到仅包含腔滤波散粒噪声的光场正交。由于这一事实是独立的其他自由度的谐振器可能耦合到，我们的解决方案可以推广，包括耗散或参数压缩振荡器，以及最近的双模反作用规避测量。
2016-11-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Force Tracking in Cavity Optomechanics with a Two-Level Quantum System by Kalman Filtering
本文研究了用卡尔曼滤波方法对具有反作用噪声的二能级光机系统中时变力的波形估计（跟踪）。假设反作用和测量噪声是高斯白噪声。通过对连续时间光机系统进行离散化处理，利用无偏最小方差卡尔曼滤波估计系统的状态。在外力也是离散时间的条件下，得到了时变力的估计量。此外，力估计的精度，描述的均方误差，从理论上推导。最后，通过数值算例比较了理论精度和数值精度，说明了该算法的可行性。
2019-03-04 quant-ph
Backaction-evading measurement of entanglement in optomechanics
我们在这里提出了一个完全反作用规避计划的测量两个纳米机械谐振器之间的纠缠。该系统由两个机械振荡器组成，通过辐射-压力相互作用项耦合到电磁谐振腔的单模，由两个泵浦音和四个探测音驱动。如先前在文献中所讨论的，前者诱导两个机械振荡器之间的纠缠，而我们在这里表明，检测音调的相位和幅度的特定选择允许直接成对重建属于量子力学自由子空间的机械振荡器的集体正交波动，从而提供两个机械谐振器的纠缠特性的直接证据。
2019-07-23 quant-ph
Magnomechanical backaction corrections due to coupling to higher order Walker modes and Kerr nonlinearities
本文通过引入磁Kerr非线性和声子与高阶Walker模式耦合的修正，解释了磁力力学衰减率与标准模型的偏差，并在磁性球体中验证了模型与实验数据的高度吻合。
2023-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation and efficient measurement of single photons from fixed frequency superconducting qubits
我们演示和评估按需源的单个巡回微波光子。光子是使用一个高度相干的，固定频率的量子比特腔系统，和一个协议，其中微波控制场是远远失谐的光子发射频率。通过使用约瑟夫森参量放大器（JPA），我们执行有效的单正交检测的状态出现的腔。我们的光子产生和检测的缺陷，包括检测效率低下和状态失真所造成的测量反作用的范围内的JPA增益从17到33分贝。我们观察到，检测效率和不良的反作用增加与JPA增益。我们发现，密度矩阵有其最大的单光子成分$ρ_{11} = 0.36 \pm 0.01$在29 dB的JPA增益。在此增益下，JPA的反作用产生腔光子数波动，我们将其建模为具有平均光子数$\bar{n} = 0.041 \pm 0.003$的热分布。
2015-10-02 cond-mat.supr-con quant-ph
Cavity dark mode mediated by atom array without atomic scattering loss
本文利用结构因子最大化的可配置原子阵列与环形腔强耦合，实现无原子散射损耗的腔暗模，并支持两光学模式高效转换、任意相移调控及单原子寻址。
2024-10-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Overwhelming thermomechanical motion with microwave radiation pressure shot noise
我们测量的基本噪声过程与一个连续的线性位置测量的微机械膜纳入微波腔光机械电路。我们观察到的权衡之间的两个基本来源的噪声，执行标准的量子限制：测量的不精确性和辐射压力的光子散粒噪声的反作用。我们证明，量子反作用的测量可以压倒固有的热运动的24分贝，进入一个新的制度腔光机械系统。
2015-08-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Error-Detected Quantum Operations with Neutral Atoms Mediated by an Optical Cavity
提出将光镊中的单原子耦合至法布里-珀罗光纤腔的平台，利用强耦合实现99.960%保真度量子比特读出及两种带错误检测的腔介导纠缠生成方法，推动模块化量子计算与网络发展。
2024-10-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Autonomous feedback stabilization of a cavity-coupled spin oscillator
提出利用受驱光学腔的自主反馈，通过色散耦合与腔极化率调节的相干反作用，将原子系综集体自旋稳定在任意能量，并实验验证设定点跟踪和闭环增益谱与理论预测一致。
2023-08-18 physics.atom-ph quant-ph
Coupled dynamics of atoms and radiation pressure driven interferometers
研究了原子被囚禁在腔中的驻波模中的端面镜的运动。原子和光场彼此强烈耦合，因为原子形成反射率可以相当高的分布式布拉格镜。我们分析了原子移动的偶极势如何由于原子的反作用而被修改。我们证明了原子的位置可以变成π。这些结果具有更一般的性质，可以应用于任何情况下，原子被困在一个光晶格内的一个腔，其中的原子对光场的反作用不能忽略。我们分析了绝热极限下耦合系统的动力学，在绝热极限下，光场瞬时地调整到原子和光场的位置，并且原子的移动速度比镜子快得多。我们计算了光通过腔的边带谱，并表明这些谱可以用来探测原子与镜的耦合运动。
2006-02-06 cond-mat.other physics.atom-ph physics.optics
Cavity-mediated probabilistic magic $T$-gate injection
Scuola Normale Superiore（比萨高等师范学院）；NEST, Scuola Normale Superiore（NEST，比萨高等师范学院）
提出一种基于腔的概率性魔法态注入协议，利用原子-腔相互作用和条件测量以0.74的成功概率制备魔法态，并通过隐形传态注入计算原子，仅需克利福德操作和单个辅助原子。
2026-06-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Synchronization of Quasi-Particle Excitations in a Quantum Gas with Cavity-Mediated Interactions
Institute for Quantum Electronics, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich（苏黎世联邦理工学院量子电子学研究所）
研究BEC-腔耦合系统中的耗散诱导准粒子同步化，通过腔辅助布拉格光谱观测到两个旋子模在异常点合并，揭示耗散驱动集体动力学并预示动态相变前兆。
2026-06-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Cavity-mediated long-range interactions in levitated optomechanics
本研究结合多粒子光悬浮与腔量子控制技术，首次在真空中实现纳米颗粒间可编程的腔介导长程强耦合相互作用，验证了其可调性，为多体效应研究、运动纠缠产生及光力学传感提供了新途径。
2023-08-28 physics.optics quant-ph
Intracavity-squeezed optomechanical cooling
宏观机械谐振器的量子基态冷却对基础物理和应用科学都具有重要意义。传统的激光冷却方法受到量子反作用的限制，需要通过机械边带分解才能冷却到基态。提出了利用腔内光压缩来突破量子反作用极限的设想。它对所有的耗散通道都产生量子干涉，并且在某些情况下可以完全消除腔耗散和由此产生的量子反作用的影响，并且无论边带分辨率如何都具有低得多的冷却极限。我们表明，我们的计划，使基态冷却在高度未解决的边带限制，它也超出了弱耦合制度，这提供了机会，宏观力学系统的量子操纵。
2019-10-11 physics.optics quant-ph
Quantum synchronization between two strongly driven YIG spheres mediated via a microwave cavity
Indian Institute of Technology Ropar（印度技术研究所罗帕尔分校）
通过微波谐振腔实现两个强驱动YIG球体间磁子模式的量子同步，探讨了耦合、偏移和驱动参数对同步效果的影响，并指出低温条件对量子同步的重要性。
2026-03-01 physics.optics quant-ph
Cooling and control of a cavity opto-electromechanical system
我们实现了一个腔光机电系统集成电驱动能力的纳米机电设备与超灵敏的机械转导实现通过腔内光机械耦合。实现了高达0.40 microN的电梯度力，同时机械转换灵敏度为1.5 X 10^-18 m/rtHz，比迄今为止的任何纳米机电系统都提高了三个数量级。展示了光机电反馈冷却，表现出强烈的挤压的环内转导信号。即使在测量反作用引起光机械相关的临界范例中，环外换能也提供准确的温度校准。
2010-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Effect of Measurement Backaction on Quantum Clock Precision Studied with a Superconducting Circuit
本文通过超导transmon量子比特与共面谐振器构建量子时钟，研究连续测量强度对精度的影响，推导并实验验证了量子领域的动力学不确定性关系，建立了时钟热力学行为与精度之间的联系。
2023-09-22 quant-ph
Frustration and glassiness in spin models with cavity-mediated interactions
我们发现，三能级原子之间的有效自旋-自旋相互作用限制在一个多模光学腔是长程和符号变化，像RKKY相互作用，因此，这样的原子的合奏冻结在位置随机性可以实现自旋系统具有无序和挫折的相互作用。我们认为，当原子耦合到足够多的腔模时，腔介导的相互作用会产生自旋玻璃。此外，我们表明，腔限制自旋系统的量子动力学是一个玻色-哈伯德模型具有强烈的无序跳跃，但没有现场的障碍，该模型表现出随机单重玻璃相，在传统的光学晶格实现。我们简要地讨论了可实现的阶段的实验签名。
2011-12-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Bose-Einstein Condensates in a Cavity-mediated Triple-well
采用平均场方法研究了三势阱耦合高精细度光腔中玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的能量结构和动力学行为。由于原子-腔场的非线性，出现了一些有趣的现象，这些现象是本文的重点。在能量结构上，由于原子-腔场的非线性，在能级上出现了双稳现象，在腔内光子数上也出现了同样的现象。随着抽运腔失谐量的增加，由于腔介导效应，高、低能级呈现环形结构。在动力学过程中，广泛的BEC的本地化的原子最初被困在一个，两个，三个阱的对称和非对称的情况下进行详细的数值模拟。结果表明，腔势可以改变从振荡到局域化的转变，使振荡区域扩大。随着原子间相互作用的增强，振荡被阻断，局域化现象出现。冷凝物原子可以被捕获在一个，两个或三个阱中，最终在那里它们最初被上传到某些参数。特别是，我们发现，从振荡到本地化的过渡是伴随着一些不规则的制度，隧道动力学是由这个腔介导的系统的混沌为主。
2012-07-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Measuring nanomechanical motion with an imprecision far below the standard quantum limit
我们展示了一种基于腔增强光学近场的纳米机械运动换能器，其能够实现低于标准量子极限（SQL）10 dB以上的散粒噪声限制的不精确度。由于基频波动而产生的残余背景允许在室温下（对应于绝对单位为600 am/Hz^（1/2））的SQL以下3 dB的总不精确度，并且已知对于中等低温温度降低到可忽略的值。该传感器深入工作在量子反作用主导的制度，探索量子反作用，测量诱导的压缩和访问子SQL灵敏度使用反作用规避技术的先决条件。
2010-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity Mediated Two-Qubit Gate: Tuning to Optimal Performance with NISQ Era Quantum Simulations
本文提出了一种基于NISQ时代的量子模拟方法，用于优化腔体介导的双量子比特门性能，通过研究量子态传输的保真度，揭示了在非共振条件下高效率的双量子比特门操作。
2025-12-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cavity-mediated unconventional pairing in ultracold fermionic atoms
研究了光晶格中超冷费米子原子间的长程配对相互作用。在没有其他微扰的情况下，我们发现了二维正方形晶格的三个简并对对称性。通过费什巴赫共振调节弱局部原子相互作用或调节弱磁场，超流系统可以从拓扑平凡的s波驱动到拓扑有序的、包含Majorana边缘态的手征超流。我们的工作指出了一条新的路径，通过利用长程和短程相互作用之间的竞争，创造奇异的超流态。
2019-06-24 cond-mat.quant-gas quant-ph
Collective Spin-Light and Light-Mediated Spin-Spin Interactions in an Optical Cavity
在高精细度光腔中，原子系综与光模之间的相互作用很容易达到强耦合区，其中量子效应占主导地位。在这种情况下，相互作用可以用来产生原子-光和原子-原子纠缠。我们分析了集体原子态和光场的主导效应，并推导出一个统一的方法，可以解释原子纠缠引起的测量光场，并完全忽略光场的状态。给出了量子传感器和原子钟中由相互作用引起的纠缠的解析表达式，并确定了使量子传感器和原子钟中的纠缠增益超过标准量子极限的条件.
2022-03-25 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Collective atom-cavity coupling and non-linear dynamics with atoms with multilevel ground states
从理论和实验上研究了具有多能级基态流形的原子与光腔模的集体耦合。在我们的装置中，腔场在基态之间光学泵浦布居。随后的动力学可以方便地描述一个有效的动态原子-腔耦合强度，取决于占用的各个状态和它们的耦合强度与腔模式的装置。这导致原子布居数对原子-腔耦合强度的动态反作用，从而导致非指数弛豫动力学。我们用激光冷却的$^{87}$ Rb原子实验观察到这种效应，我们实时监测集体简正模分裂。结果表明，与二能级原子系综相比，电子基态的多级结构可以显著改变原子-腔系统中的弛豫行为。
2022-10-12 physics.atom-ph quant-ph
Nonequilibrium Phase Transition of Interacting Bosons in an Intra-Cavity Optical Lattice
研究了在横向泵浦光场驱动下，与真空辐射模弱耦合的光学腔中，囚禁在周期性势场中的玻色-爱因斯坦凝聚体的非线性光-物质相互作用.基于一个包含单腔模的广义Bose-哈伯德模型，考虑原子对腔场的集体反作用，在非微扰玻色子动力学平均场论下确定了非平衡量子相，并根据最近的实验调整了系统参数，发现了从正常相到自组织超流相的量子相变，这与Hepp-Lieb-Dicke超辐射相变有关。对于更强的泵浦，出现自组织的莫特绝缘体相。
2015-03-25 cond-mat.quant-gas quant-ph
Topological transitions induced by cavity-mediated interactions in photonic valley-Hall metasurfaces
光的拓扑相位表现出超越传统光子学领域的独特性质。特别地，谷-霍尔拓扑绝缘体已经在各种光子结构中实现，因为它可以通过打破某些晶格对称性而容易地诱导。然而，谷陈数通常是固定的设计和相应的拓扑边缘状态被迫在一个固定的方向上传播。在这里，我们提出了一种机制，诱导拓扑结构的转变，通过意外的狄拉克点在元表面组成的相互作用的偶极发射器/天线。对于一个固定的安排偶极子，我们表明，拓扑相位严重依赖于周围的电磁环境介导的偶极-偶极相互作用。为了访问不同的拓扑相位，我们将超表面嵌入腔波导内，其中可以通过减小腔宽度将主导偶极耦合从短程库仑相互作用调谐到长程光子介导的相互作用;这导致拓扑转变，其特征在于valley-Chern数的反转。因此，我们表明，可以切换的手征性的拓扑边缘状态，通过修改只有电磁环境中的偶极子被嵌入。这种机制可能对其他拓扑相，如光子高阶拓扑绝缘体有重要的影响。
2020-10-04 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cavity Mediated Collective Spin Exchange Interactions in a Strontium Superradiant Laser
激光冷却和量子简并原子被广泛地用作量子模拟器，可以解释强相关材料系统的行为，并作为当今最精确的传感器的基础。实现这些目标的一个关键挑战是理解和控制原子之间的相干相互作用。在这里，我们观察到远程交换相互作用介导的光学腔，这表现为可调自旋自旋相互作用的赝自旋1/2系统组成的毫赫兹线宽时钟过渡锶。我们观察到所谓的一轴扭转动力学，出现了多体能隙，和签名的间隙保护的光学相干性对某些来源的退相干。这些效应表现在输出的脉冲，超辐射激光器上的毫赫兹线宽过渡。我们的观察将有助于在未来设计的多功能量子模拟器，利用独特的控制和探测能力的腔QED和丰富的内部结构的长寿Sr原子。它们还为下一代利用量子相关性增强计量学的原子钟开辟了一条道路。
2017-11-10 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Simulation of topological superconductors and their competing orders using photon-mediated interactions
JILA, NIST and Department of Physics, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校物理系、NIST和JILA）；Center for Theory of Quantum Matter, University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校量子物质理论中心）；Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）
该研究通过光介导相互作用模拟拓扑超导体，实现对竞争序的控制与观察，揭示拓扑转变并推动量子模拟的发展。
2026-10-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Photon-mediated Peierls Transition of a 1D Gas in a Multimode Optical Cavity
电荷密度波的佩尔斯不稳定性是声子驱动的强关联物理学的典型例子，与拓扑量子物质和奇异超导性密切相关。我们提出了一种方法来实现一个类似的光子介导的佩尔斯跃迁，使用一个系统的相互作用玻色或费米原子的一维管内的多模共焦腔。横向抽运腔在原子系统中设计了腔介导的金属到绝缘体的转变。对于在Tonks-Girardeau极限下的强相互作用玻色子，这种跃迁可以理解为（通过费米子化）佩尔斯不稳定性。我们将计算扩展到相互作用强度的有限值，并推导出腔场和质量间隙的解析表达式。它们表现出非平凡的幂律依赖于无量纲的物质-光耦合。
2020-07-31 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el quant-ph
Atomic entanglement mediated by a squeezed cavity field
考虑微脉泽腔中的相干态辐射场，研究了它对先后通过腔的两个二能级原子的纠缠。然后我们研究了腔场压缩对原子纠缠的影响。计算了两原子混合态的形成纠缠，发现腔场的压缩可以增加原子纠缠。
2006-05-22 quant-ph
