Optomechanically Induced Transparency in the Nonlinear Quantum Regime
光学机械系统已经在理论上和实验上显示出类似于原子电磁感应透明，具有由第二激光束控制的尖锐透射特征。在这里，我们调查这些影响的制度中，基本的非线性性质的光机相互作用变得重要。我们表明，脉冲晶体管开关的传输仍然工作，即使在这种制度。我们还表明，在第二个机械边带的光机械诱导的透明度可能是一个敏感的工具，看到的光机械相互作用的非线性量子性质的第一个迹象，即使单光子耦合强度显着小于腔线宽。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamics and entanglement of a membrane-in-the-middle optomechanical system in the extremely-large-amplitude regime
光机系统的研究一直是人们关注的焦点，但大多数研究集中在小振幅范围内的物理问题。而在这篇文章中，我们专注于在极大振幅制度的光学力学，并考虑经典和量子动力学。首先，我们研究了中间膜光学机械系统中的经典动力学，在该系统中，部分反射和柔性膜悬浮在光学腔中。我们发现，膜可以提出自持振荡的极限环的形状锯齿边椭圆和动力学多稳定性。然后，我们研究了经典轨道周围的量子涨落动力学。利用对数负性，计算了机械振荡过程中光腔模与薄膜之间的量子纠缠演化。结果表明，经典动力学过程与量子纠缠演化之间存在一定的同步性。
2015-06-18 quant-ph
Vibration multistability and quantum switching for dispersive coupling
研究了色散耦合到非平衡少能级量子系统的谐振调制谐波模。我们专注于制度的弛豫率大大超过了模式，并开发了一个量子绝热的方法来分析的动力学。在半经典情况下，色散耦合导致模式和系统与其调制场相互调谐进入和脱离共振，从而导致多稳态。在系统具有两个能级并且在共振附近被激发的重要情况下，复合系统可以具有多达三个亚稳态。在少能级系统中，与自发跃迁相关的非绝热量子涨落导致亚稳态之间的切换。我们提供目前可用的系统的参数估计。
2014-01-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ground state cooling of mechanical motion in the unresolved sideband regime by use of optomechanically induced transparency
本文提出了一种将光机系统中的机械运动冷却到基态的方案。与标准边带冷却不同，该方案适用于所谓的未解析边带区域，其中机械模式的谐振频率远小于腔线宽。当假设存在附加的辅助机械模式并利用光机械诱导透明的效果时，基态冷却成为可能。我们首先考虑一个系统，其中一个光学腔与两个机械模式相互作用，并表明，基态冷却的未解决的机械模式时，辅助模式是在解决边带制度是可能的。然后，我们提出了一个修改后的设置涉及两个腔模式，其中两个机械模式被允许在未解决的边带制度。
2014-06-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonclassical correlated optical multistability at low photon level for cavity electromagnetically induced transparency
研究驱动-耗散单原子腔电磁感应透明中的非平衡动力学，利用Stark位移诱导强非线性实现低光子数下的非经典关联光学多稳态，发现其相变可高度调控且伴随光子聚束，为量子信息与计量学应用铺路。
2022-12-07 quant-ph
The optomechanical instability in the quantum regime
我们考虑一个通用的光学机械系统，包括一个驱动的光学腔和一个可移动的反射镜连接到悬臂梁。这种系统（和类似物）已经在许多最近的实验中实现。众所周知，这些系统可能会表现出不稳定性，朝向悬臂进入自持振荡的状态。本文首先简要回顾了光力学不稳定性的经典理论，然后讨论了量子区域中出现的特征。我们数值求解了耦合系统的全量子主方程，并用它来分析光子数，悬臂梁的机械能，声子概率分布和机械维格纳密度，作为实验可访问的控制参数的函数。我们观察并讨论了量子到经典的转变作为一个合适的无量纲量子参数的函数。
2008-03-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-limited amplification and parametric instability in the reversed dissipation regime of cavity optomechanics
腔光机械现象，如冷却，放大或光机械诱导的透明度，出现由于参数耦合的电磁和机械谐振器的耗散率的强烈不平衡。在这里，我们分析了反向耗散制度的机械能弛豫率超过电磁腔的能量衰减率。我们证明，这种机制允许电磁模式的机械诱导放大（或冷却）。增益，带宽，和增加的噪声，这种电磁放大器的推导和比较，在正常的耗散制度的放大。此外，我们还分析了参量不稳定性，即光机械布里渊激光，并将其与传统的光机械声子激光进行了对比。最后，我们提出了一个实验方案，实现了反向耗散制度，使用参数耦合和光学机械冷却与第二电磁模式，使量子限制放大。高Q超导微波谐振器的最新进展使反向耗散机制在实验上成为可能。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Noise-Induced Transitions in Optomechanical Synchronization
研究了量子噪声和热噪声对两个光机械极限环振子同步的影响。传统上，在没有噪声的情况下，光机系统倾向于同相或反相同步。考虑到基本的量子噪声，我们发现了一个制度，波动驱动这些经典同步状态之间的转换。我们调查如何从无噪声系统中出现这种“混合”同步制度，通过研究经典到量子交叉，我们展示了如何随有效噪声强度的变化的过渡的时间尺度。此外，我们比较了热噪声的影响，量子噪声的影响。
2016-01-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum nonlinear dynamics of optomechanical systems in the strong coupling regime
随着光与力学之间耦合程度的提高，非线性效应开始在光力学中发挥重要作用。本文在保留非线性项的情况下，求解了多光子强耦合光力学系统的量子动力学。这是通过对包括驱动项的哈密顿量执行Schriffl-Wolff变换来实现的。该方法在远离红边带和蓝边带驱动的情况下有效。我们表明，机械谐振器显示自持振荡的制度，线性化模型预测的不稳定性，这些振荡的振幅是有限的非线性项。相关的光子数的振荡是存在的，由于频率混合的移位的机械和腔频率。这导致腔的功率谱密度中的额外峰值。此外，我们表明，它是可能的创建声子态的亚泊松统计时，系统是红失谐。这个结果是有效的，即使在强驱动和初始相干态。
2016-06-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-criticality-induced strong Kerr nonlinearities in optomechanical systems
我们研究了一个混合电光机械系统，使我们能够获得可控的强克尔非线性弱耦合制度。我们表明，当可控机电子系统接近其量子临界点，强的光子-光子相互作用，可以通过调整的强度（或频率）的微波驱动场产生。非线性光学现象，例如光子阻塞的出现和非经典态的产生（例如，薛定谔猫态），预测在弱耦合制度，这是可行的，目前大多数光学力学实验。
2012-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Nonlinear Optics Near Optomechanical Instabilities
光机系统为观察宏观物体的量子行为提供了一个独特的平台。然而，努力实现非线性行为在单光子水平已被抑制的辐射压力相互作用的小尺寸。在这里，我们表明，它是没有必要达到单光子强耦合制度，以实现显着的光机非线性。相反，在几个量子水平的非线性可以实现，即使与弱耦合，在双模光机系统驱动附近的不稳定性。在此限制下，我们建立了一个新的指数的优点，实现强非线性的规模与单光子光机械耦合和边带分辨率的机械模式相对于腔线宽。我们发现，目前的设备基于光机械晶体，被认为是在弱耦合制度，仍然可以实现强量子非线性，使单光子之间的确定性相互作用。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Signatures of nonlinear cavity optomechanics in the weak coupling regime
我们确定的固有的非线性相互作用的光腔光学机械系统中的机械运动之间的签名。这些签名是可观察到的，即使当腔线宽超过光机耦合率。一个强激光驱动器从腔共振频率的两倍的机械频率的红失谐使两个声子过程共振，这导致了一个非线性版本的光机械诱导透明。这种效应为测量机械振子的平均声子数提供了一种新的方法。此外，我们表明，如果强激光驱动失谐的机械频率的一半，光机械诱导透明也发生由于共振双光子过程。在这种情况下，腔对第二探针驱动的响应在探针功率方面是非线性的。这些效果应该是可观察到的光学机械耦合强度，已经在实验中实现。
2013-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Detection of weak forces based on noise-activated switching in bistable optomechanical systems
我们建议使用腔光学机械系统的光学双稳态的检测弱谐波力的制度。由于光机械耦合，机械振荡器上的外力调制腔的谐振频率，并因此调制两个双稳态分支之间的切换速率。腔输出场的大差异则导致强烈放大的零差信号。我们确定的开关率作为腔失谐量的函数，从广泛的随机主方程的数值模拟，适当的连续零差检测。我们开发了一个两态速率方程模型，定量描述了慢开关动态。这个模型是解决了一个弱的谐波力的存在下，以获得近似的功率增益和信噪比，我们然后比较力检测与光机系统的线性政权的表达式解析。
2014-09-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
$\mathcal{PT}-$symmetry and chaos control via dissipative optomechanical coupling
我们研究一个耗散的，机械耦合的光机系统，可容纳增益和损失。增益（损耗）是通过用蓝失谐（红失谐）电磁场驱动纯色散光机械腔来设计的。通过考虑耗散耦合，例外点（EP），这是$\mathcal{PT}-$对称相变，发生在低阈值驱动强度相比，纯色散系统。在线性状态下，$\mathcal{PT}-$对称性未被破坏，并且耗散耦合引起机械谐振器之间的强耦合，导致能量交换的增加。对于足够强的驱动，系统进入非线性状态，其中$\mathcal{PT}-$对称性被破坏。在这种情况下，机械谐振器在纯色散系统中表现出混沌拍频行为。通过打开耗散耦合，复杂的动力学被关闭，恢复系统的常规动力学。这项工作提出了在低阈值驱动强度下探测耗散$\mathcal{PT}-$对称系统中量子现象的方法。同时也为光学机械及相关领域的复杂动力学控制提供了一种新的途径。
2023-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Synchronization of an optomechanical system to an external drive
由有效的蓝色失谐激光驱动的光机械系统可以表现出机械振荡器的自持振荡。这些自振荡是观测同步的先决条件。在这里，我们研究机械振荡与外部参考驱动的同步。我们研究了两种情况下的参考驱动：（1）一个额外的激光施加到光学腔;（2）一个机械驱动直接施加到机械振荡器。从主方程描述，我们推导出一个微观阿德勒方程的两种情况下，有效的经典制度中的量子散粒噪声的机械自振子不发挥作用。此外，我们数值表明，在这两种情况下，同步也出现在量子制度。因此，光机系统是研究量子同步的一个很好的候选者。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large mechanical squeezing beyond 3dB of hybrid atom-optomechanical systems in highly unresolved sideband regime
本文提出了一种在高分辨边带（HURSB）区的原子-光机混合系统中产生超过3dB强机械压缩的方案，其中腔的衰减率远大于机械振荡器的频率。该系统由两个二能级原子系综和一个由两束不同振幅的激光驱动的光机械腔系统组成。在HURSB区，如果没有原子系综或只有一个原子系综，可动镜的压缩不会大于3dB。然而，如果将两个原子系综放入光机系统中，即使在HURSB区也能实现超过3dB的强机械压缩。我们的方案为在实验中实现超过3dB的强机械压缩铺平了道路。
2020-04-19 quant-ph
Optomechanical Microwave Quantum Illumination in Weak Coupling Regime
提出了利用多模光机系统实现弱耦合微波量子照明的设想。在我们的建议中，多模与频率失配过程一起可以降低机械热噪声。因此，我们实现了一个显着降低的错误概率比传统的检测器在弱耦合制度。此外，我们通过调节纠缠波包的延迟时间来优化有限带宽下的信噪比。
2017-01-21 quant-ph
Controllable nonlinearity in a dual-coupling optomechanical system under a weak-coupling regime
强量子非线性引起许多有趣的量子效应，在量子物理中有着广泛的应用。本文研究了由线性耦合和二次耦合组成的光机系统的量子非线性效应。有趣的是，一个可控的光机非线性获得通过施加驱动激光到腔。这种可控的光机非线性可以增强到一个强耦合的制度，即使系统最初是在弱耦合制度。此外，系统的耗散可以得到有效的抑制，这使得声子边带和光子阻塞效应的出现在弱耦合区。这一工作对双耦合光机系统的研究及其在现代量子科学中的应用具有重要的启发意义。
2018-03-24 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
Equivalence between an optomechanical system and a Kerr medium
本文研究了机械振子位置调制腔频率的光机系统的光学双稳性。光模的稳态平均场方程与克尔介质的方程相同，因此我们期望它具有相同的特征行为，具有下分支、中分支和上分支。然而，机械谐振器的位置波动的存在导致新的功能：上分支在某些参数区域中在足够强的驱动下将变得不稳定。我们确定适当的参数制度的上分支是稳定的，我们确认，通过量子稳态的数值研究，机械模式确实作为一个克尔非线性光学模式在低温极限。这种光机系统与克尔介质的等效性对于腔光机在量子非线性光学和量子信息科学中的应用具有重要意义。
2013-10-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multimode optomechanical system in the quantum regime
我们实现了一个简单而强大的光学机械系统，具有众多的长寿命（$Q>10^7$）的声子带隙屏蔽膜谐振器的机械模式。紧凑型法布里-珀罗谐振器的光学模式以测量速率（$96~\mathrm{kHz}$）检测这些模式的运动，该测量速率（$96~\mathrm{kHz}$）超过已经在中等低温下的机械退相干速率（$10\,\mathrm{K}$）。达到这个量子制度需要，i。a.，量子测量反作用超过热力，因此可检测的光机械量子相关性。特别是，我们观察到有质动力压缩的输出光介导的众多的机械谐振器模式，量子噪声抑制高达-2.4 dB（-3.6 dB，如果校正检测损耗）和带宽$\lesssim 90\,\mathrm{ kHz}$。所采用的膜和法布里-珀罗谐振器的多模性质适合于涉及多个电磁、机械和自旋自由度的混合纠缠方案。
2016-05-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Single-molecule strong optomechanical regimes in SERS via hybrid plasmonic cavities
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera（尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究利用混合等离激元腔实现单分子强光力学 regime，通过特定模式照射观测到SERS光谱增强分裂，计算二阶光子关联以表征非经典特性，为SERS领域提供了新的光力学调控方案。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical dynamics in the $\mathcal{PT}$- and broken-$\mathcal{PT}$-symmetric regimes
我们从理论上研究了典型的光机系统的动力学，包括一个被动的光学模式和一个主动的机械模式，在$\mathcal{PT}$ -和打破- $\mathcal{PT}$ -对称制度。通过对平均位移和粒子数的动力学的完全解析处理，揭示了不同条件下的相图以及系统的$\mathcal{PT}$对称性和稳定性的不同区域。我们发现，通过适当地调整机械增益或光机耦合，这两个相变的$\mathcal{PT}$对称性和系统的稳定性可以灵活地控制。其结果是，在不同的制度，从根本上改变了平均位移，光子和声子的动力学行为。我们的研究表明，$\mathcal{PT}$对称的光机械设备可以作为一个强大的工具，机械运动，光子和声子的操纵。
2021-07-29 quant-ph
Demonstration of an ultracold micro-optomechanical oscillator in a cryogenic cavity
制备和操纵机械谐振器的量子态是一项高度跨学科的工作，现在因其在基础科学和应用科学中的深远潜力而受到极大的兴趣。到目前为止，只有纳米级的机械设备实现了接近量子机制的操作。我们报道了一种新的微光机械谐振腔，激光冷却到30热量子的水平。然而，这相当于最好的纳米机械装置，其质量大四个数量级以上（43 ng对1 pg），环境温度高两个数量级以上（5 K对30 mK）。尽管激光附加冷却因子高达4，000，且处于低温环境中，但我们的冷却性能不受残余吸收效应的限制。这些结果为在量子体系中制备100 μ m尺度的物体铺平了道路。可能的应用范围从量子限制光机械传感设备到量子物理的宏观测试。
2013-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical Quantum Control of a Nitrogen Vacancy Center in Diamond
我们展示了光机械量子控制的内部电子状态的金刚石氮空位（NV）中心的解析边带制度通过耦合NV的光场和表面声波通过声子辅助的光学跃迁，并利用强激发态的电子-声子耦合的NV中心。光机械驱动的拉比振荡以及光机械边带和直接偶极光跃迁之间的量子干涉已经实现。这些研究打开了使用解析边带光机械耦合的量子控制的类原子的内部状态和运动状态的耦合NV-纳米机械系统，导致发展的固态模拟的被困离子。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Critical quantum fluctuations and photon antibunching in optomechanical systems with large single-photon cooperativity
腔光学力学中的一个相关问题是，达到大的单光子协同性的状态，即单光子耦合率超过腔和机械衰减率的几何平均值，是否可以实现任何新的现象。我们表明，在某些多模光学机械系统中，单光子合作确实可以是一个品质因数。我们首先研究了一个腔模和两个机械振子的系统，它结合了悬浮光学力学和相干散射与标准色散光学力学的概念。后来，我们研究了一个更复杂的设置，包括三个腔模式，它不依赖于悬浮光力学，只具有色散光力学与直接腔驱动的相互作用。这些系统可以有效地实现从量子光学已知的简并或非简并参量振荡器模型，但在不寻常的有限尺寸制度的基本模式（S）时的单光子合作是大的。我们表明，这些系统的响应相干光探测可以是高度非线性的探测功率，即使平均光子占用数低于统一。非线性光机相互作用具有探针驱动器将有效地振幅压缩自身的特殊后果。对于大的单光子合作，这发生在小的占用数，这使得观察到的非经典的反聚束的传输探测光子由于相消干涉效应。最后，我们表明，随着探测功率的进一步增加，系统进入一个临界状态，其特征在于固有的非线性动力学和非高斯状态。
2020-05-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Large and robust mechanical squeezing of optomechanical systems in a highly unresolved sideband regime via Duffing nonlinearity and intracavity squeezed light
提出了一种利用Duffing非线性效应和腔内压缩光场在光机系统中产生强机械压缩的方案。该系统由一个具有Duffing非线性（机械非线性）和二阶非线性介质（光学非线性）的标准光机系统构成。在可分辨边带区，二阶非线性介质可能对机械压缩的产生起破坏作用。然而，它可以显著增加HURSB区域中的机械压缩（大于3dB）。最后，我们证明了机械压缩对机械谐振腔的热涨落是鲁棒的。在HURSB机制中产生的大而强的机械压缩是机械非线性和光学非线性的综合效应。
2020-11-23 quant-ph
Optomechanical Force Sensor in non-Markovian Regime
提出了一种非马尔可夫环境下的机械振子光机械力传感器。通过零差检波，我们得到了输出信号的一般表达式。结果表明，弱力检测对非马尔可夫环境是敏感的。与马尔可夫条件相比，该方法可以明显降低附加噪声。此外，在现有的实验条件下，在不使用辅助系统或压缩的情况下，最佳附加噪声可以保持在一个相当低的水平。我们的研究结果提供了一个很有前途的平台，通过使用工程非马尔可夫水库在超灵敏检测减少额外的噪音。
2017-08-27 quant-ph
Enhanced optomechanical nonlinearity through non-Markovian mechanical noise
本文通过解析求解非线性光机系统在量子布朗运动下的完整动力学，发现非马尔可夫浴结构能增强光机非线性强度，为未来实验实现强非线性提供了理论依据。
2023-08-02 quant-ph
Quantum reservoir engineering through quadratic optomechanical interaction in the reversed dissipation regime
我们探讨电磁场耦合到机械谐振器通过二次光机相互作用在反向耗散制度的机械阻尼率远大于腔场耗散率。它示出，在这个政权中，腔场有效地获得一个额外的水库，这是由机械浴的温度以及机械阻尼率的条件。我们解析地找到了机械振子冷却或加热耦合电磁场的稳态平均光子数和临界温度。我们还表明，在二次耦合的情况下，可以通过观察腔场的噪声谱来估计的机械振荡器的温度在量子制度。
2017-09-01 quant-ph
Optomechanical quadrature squeezing in the non-Markovian regime
量子涨落的压缩在基础量子物理中占有重要地位，对超灵敏探测有着重要影响。我们提出了一个方案，通过将光机系统暴露在非马尔可夫环境中来产生和增强机械模式的压缩。结果表明，由于腔场和非马尔可夫库场的相互作用，可以诱导出机械模的有效参数共振项，从而导致机械谐振腔的正交压缩.两种相互作用的联合可以增强压缩效应。与通常的马尔可夫状态相比，我们可以得到更强的压缩，并且压缩可以接近一个低的渐近稳定值。
2019-02-20 quant-ph
Optomechanical cooling in the non-Markovian regime
我们提出了一个方案，其中的机械谐振器的冷却是通过暴露的光学机械系统的非马尔可夫环境。由于来自非马尔可夫环境的回流，声子数可以超过马尔可夫环境中的常规冷却极限。利用最近实验[Nature Communications 6，7606（2015）]中获得的谱密度，我们证明了冷却过程在非马尔可夫环境中是非常有效的。通过对非马尔可夫环境下冷却机制的分析，发现非马尔可夫记忆效应对冷却过程起着重要作用。
2016-06-12 quant-ph
Optomechanical Entanglement in the Presence of Laser Phase Noise
我们研究了最简单的光机系统中存在的激光相位噪声的协方差矩阵形式主义。我们表明，相位噪声的破坏性影响是特别强的，在超导制度。这解释了为什么在相位噪声存在的情况下基态冷却仍然是可能的，因为它发生在远离相位噪声区的地方。另一方面，相位噪声对光机纠缠有很大的影响。
2012-03-23 quant-ph
Cavity nano-optomechanics in the ultrastrong coupling regime with ultrasensitive force sensors
在正则光机系统中，机械振动被动态编码在光学探测场上，该光学探测场不可逆地施加反作用力。由于宏观振荡器实现的弱单光子耦合强度，大多数现有的实验都是用大光子数进行的，以实现相当大的效果，从而导致原始光机械非线性的稀释。在这里，我们研究的光机械相互作用的超灵敏悬浮纳米线插入在基于光纤的微腔模式。这种实现方式允许进入到迄今为止尚未探索的超强光机械耦合制度，其中一个单一的腔内光子可以取代振荡器超过其零点波动。为了充分表征我们的系统，我们实现了基于MEMS的扫描探针测量，以映射矢量光机械耦合强度，但也揭示了纳米线所经历的腔内光机械力场。这项工作确立了单光子腔光学力学制度是在实验范围内。
2019-04-01 quant-ph
Ground-State Cooling of a Mechanical Oscillator via a Hybrid Electro-Optomechanical System
我们提出了一个同时耦合超导量子位和腔场的机械谐振器的基态冷却方案。系统地推导了描述混合系统动力学的哈密顿量。冷却过程由量子位上的红色失谐交流驱动器和光机械腔上的激光驱动器驱动。我们研究了单个系统在弱耦合和强耦合状态下的冷却，即，量子位辅助冷却和光机械冷却，并与有效的混合冷却进行了比较。结果表明，混合冷却是更有效的相比，单独的冷却机制，并可以适用于解决和未解决的边带制度。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent feedback in optomechanical systems in the sideband-unresolved regime
制备接近其运动量子基态的宏观机械谐振器并产生与光的纠缠，为研究基础物理和开发新一代量子应用提供了巨大的机会。在这里，我们提出了一个实验上有趣的计划，这是特别适合于系统的边带未解决的制度，基于相干反馈与线性，无源光学元件，以实现基态冷却和光子-声子纠缠产生与光机械设备。我们发现，通过引入一个额外的无源元件-无论是一个窄线宽腔或一个反射镜与延迟线-一个光学机械系统在深边带未解决的制度将表现出类似的动态边带解决。有了这种新的方法，基态冷却和光机械纠缠的实验实现是目前集成的最先进的高Q机械谐振器。
2022-10-26 physics.optics quant-ph
Bistable cooling in optomechanical system
提出了一种优化机械谐振腔失稳区光机冷却的方案。基于稳定性分析，我们揭示了光子和声子的明显的双稳态效应，即使在单光子弱耦合的情况下，也可以利用这种非线性效应实现强的非线性效应。考虑到实验的实现，我们研究了在有和没有量子非线性的情况下，边带冷却的情况。结果表明，由于反旋波效应，稳态声子的涨落可以很好地抑制在一个相当低的水平，它不需要高的腔的品质因数。我们的方案提供了一个新的视角，优化边带冷却的机械谐振器在弱耦合制度。
2017-10-31 quant-ph
Non-classicality of optomechanical devices in experimentally realistic operating regimes
在介观系统中实施非经典行为对于研究量子世界和经典世界之间的边界是非常重要的。最近的实验表明，光学机械设备是有希望的候选人，以追求这样的调查。在这里，我们考虑了两种不同的设置，实现了三能级原子和腔的可移动镜之间的间接耦合。由此产生的动力学是能够有条件地准备一个非经典状态的镜子通过投影测量操作在一个纯状态的原子系统。非经典的功能是持久的反对不相干的热制备的力学系统和他们的耗散动力学。
2013-09-02 quant-ph
Implementation of weak measurement amplification with the weak coherent light and optomechanical system
在光机系统中，后选弱测量的研究大多集中在用单光子作为被测系统。然而，我们发现，使用弱相干光而不是单个光子也可以放大镜的位置位移的一个光子。在WVA机制（弱值放大机制）中，一个光子的弱值可以位于本征值谱之外，与成功和失败的后选择之间的镜的位置位移的差成比例，并且其成功的后选择概率取决于相干光的平均光子数，并且通过相应地调整它来改善。在WVA区外，放大极限可以达到真空涨落的水平，并且当平均光子数和光机耦合参数选择适当时，其成功后选择概率变高，有利于在现有实验条件下观察到最大放大值。这一结果打破了难以在WVA机制之外检测的限制。这为光机系统中单光子非线性效应的研究开辟了新的途径。
2021-09-18 quant-ph
Topological phase induced by distinguishing parameter regimes in cavity optomechanical system with multiple mechanical resonators
提出了两种不同的参数区域，通过调制腔场和谐振腔的频率，在一维多谐振腔光机系统中诱导拓扑Su-Schrieffer-Heeger（SSH）相位。频率调制的引入使得紧束缚哈密顿量的映射不需要通常的旋波近似，从而消除了Stokes加热过程，这与传统的拓扑紧束缚模型的映射完全不同.我们发现，紧束缚哈密顿量可以通过修改由腔场和谐振腔的频率调制产生的贝塞尔函数映射为拓扑SSH相位，诱导的SSH相位与有效光机耦合强度无关.另一方面，系统对有效光机耦合的不敏感性为我们在现有的一维腔光机系统的基础上诱导拓扑SSH相提供了另一条新的途径。通过改变有效光-机耦合强度，我们证明了系统可以呈现拓扑SSH相，这在实验上更容易实现。此外，我们还构造了一个类似的玻色子Kitaev模型的平凡拓扑结构，通过保持斯托克斯加热过程。我们的计划提供了一个可操纵的平台，调查的影响下一个最近邻相互作用的拓扑结构的系统。
2019-12-31 quant-ph
Reaching the optomechanical strong coupling regime with a single atom in a cavity
光力学领域内的一个主要目标是实现单光子强耦合机制，其中即使是与零点不确定性一样小的机械位移也足以使光学腔共振移位超过其线宽。然而，由于传统机械系统的零点运动很小，这一目标是困难的。在这里，我们表明，一个原子被困在和耦合到一个腔构成了一个有吸引力的平台，实现这一制度。特别是，虽然许多实验专注于实现光子和原子内部自由度之间的强耦合，但这种相同的资源也自然使人们能够获得光机械强耦合，结合原子的低质量及其运动与热环境的隔离。作为一个例子，我们表明，光机械诱导的光子封锁可以实现在现实的设置，并提供签名，这种效果可以如何区分与原子跃迁的两个级别的性质，从传统的Jaynes-Cummings封锁。
2018-05-12 quant-ph
Nonlinear optomechanics in the stationary regime
我们已经观察到的非线性转导的热机械运动的纳米机械谐振器检测时，通过边带未解决的光机械腔的激光传输。非线性检测机制是相当感兴趣的特殊情况下，允许量子非爆破测量的机械谐振器的能量。我们调查的光学机械检测装置中的非线性的起源，并推导出一个理论框架的非线性信号转导，和光学弹簧效应，从两个非线性光学传递函数和二阶光学机械耦合。通过测量的线性和非线性信号转导的依赖性-以及机械频移-从光学共振激光失谐，我们提供的线性和二次光机械耦合的贡献估计。
2014-02-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamic Brillouin cooling for continuous optomechanical systems
一般来说，使用光机相互作用的基态冷却在光耗散高于机械耗散的情况下实现。在这里，我们表明，光机械基态冷却在一个连续的光机械系统是可能的，通过使用后向布里渊散射，而机械耗散超过光耗散，这是常见的情况下，在光波导。通过脉冲泵浦调制光机械耦合的强度来抑制强耦合区的加热过程，从而在反斯托克斯后向布里渊过程中实现冷却。利用这种动态调制，可以实现具有几个数量级的冷却因子，这打破了稳态冷却极限。这种调制方案也可以应用于前向模间布里渊散射产生的布里渊冷却。
2022-08-14 quant-ph
Optimal estimation with quantum optomechanical systems in the nonlinear regime
我们研究了含时非线性光力学哈密顿量中包含的参数的精确测量的基本界限，该哈密顿量包括非线性光物质耦合，机械位移项和单模机械压缩项。通过使用最近发展的方法来解决这个系统的动力学，我们推导出了量子费舍尔信息的一般表达式，并通过三个具体的例子证明了它的适用性：估计的强度的非线性光物质耦合，时间调制的机械位移的强度，和单模机械压缩参数，所有这些都是在共振调制。我们的结果可以用来计算一个非线性光学机械系统的一些外部和内部的影响，如力作用在系统上或调制的光-物质耦合的灵敏度。
2020-02-19 quant-ph
Mechanical cooling in the bistable regime of a dissipative optomechanical cavity with a Kerr medium
研究含 Kerr 介质的耗散光机械腔双稳态及机械冷却，表明 Kerr 介质降低双稳态阈值，并可在室温或低温条件下实现高效冷却乃至接近基态。
2023-07-22 quant-ph
Quantum metrology with optomechanical systems in the nonlinear regime
本文主要研究非线性腔光机系统的数学描述及其应用。第一部分是关于求解附加含时机械位移和单模压缩项的标准非线性光机哈密顿量的动力学。该解决方案是基于确定一个李代数，产生的系统的时间演化，这减少了考虑一组有限的耦合常微分方程的实函数的问题。第二部分将推广的光机哈密顿量的解应用于非高斯性的研究。我们计算了光机械态的非高斯特性作为哈密顿量中参数的函数，并研究了非高斯性、非线性耦合强度和单模机械压缩项强度之间的相互作用。我们发现非线性耦合的强度和形式对非高斯性有很大的影响，并且它与压缩项的关系是非常复杂的。第三部分涉及使用非线性光学机械系统作为量子传感器。给出了广义光力学哈密顿量，导出了量子费舍尔信息的一般表达式，并通过三个具体的例子证明了它的适用性：非线性光-物质耦合的强度，时间调制的机械位移的强度，以及单模机械压缩参数的强度，所有这些都是在共振时调制的。在论文的最后一章中，我们考虑了用光机系统估计常重力加速度的问题。我们的研究结果表明，光学机械系统原则上可以用作强大的量子传感器。
2020-03-25 quant-ph
A trapped ion in an optical cavity: numerical study of an optomechanical transition in the few-photon regime
我们考虑了一个由一个被囚禁的离子色散耦合到一个泵浦光腔的单模组成的光机系统。我们关注的参数范围是，半经典描述预测在小光子和大光子泵浦的极限下有两种明显不同的平衡配置，而对于中间泵浦则发现双稳态状态。然而，这种半经典描述在系统跃迁附近或平均光子数较低时无效。在这里，我们提供了一个完全量子态在少光子制度的数值分析，探索跨过渡的渐近状态的功能和分析可能的标记的半经典双稳态。我们发现系统的熵和过渡区的纠缠增加，但在演化谱中没有明显的亚稳特征。
2021-10-26 quant-ph
Two-fluid model of a Bose-Einstein condensate in the cavity optomechanical regime
我们分析了被困在由弱光场驱动的高Q光学腔中的原子玻色-爱因斯坦凝聚体，这种情况在形式上类似于腔光学力学的中心范式[Brennecke等人，Science，322，235（2008）]。我们通过一个双流体模型，保留了直观的吸引力的光机双模描述的两体相互作用。该系统的Bogoliubov激发光谱包括带隙的上分支和可包括不稳定激发模式的下分支。
2009-11-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Strong mechanical squeezing in an unresolved-sideband optomechanical system
我们研究如何强大的机械压缩（超过3分贝），可以通过水库工程实现在一个光学机械系统，这是远离解析边带制度。在我们提出的装置中，不需要的反向旋转项的影响被抑制从两个辅助腔的量子干涉。在弱耦合区，我们发展了一种基于有效主方程方法的分析处理，它使我们能够明确地获得最大压缩的条件。
2018-12-04 quant-ph
Dissipative optomechanical preparation of non-Gaussian mechanical entanglement
纠缠作为一种关键资源在发展前沿技术方面发挥了关键作用，例如在量子隐形传态和量子传感方案中。值得注意的是，由于能够将机械振荡器的振动模式冷却到其量子状态，机械模式之间的纠缠和非经典机械态的产生已经成为量子技术应用的核心资源。因此，提出确定性的计划来实现这些任务是至关重要的。虽然两体机械纠缠的主要方案涉及高斯光机械相互作用（线性化机制）以产生双模压缩真空态，但利用裸非高斯光机械相互作用（非线性强单光子机制）的纠缠双模仍然很少被覆盖。本文提出了一种利用腔场耗散在非线性区域设计声子非高斯二体纠缠的方案。有趣的是，我们的协议（操作在解决边带和光子封锁制度）呈现实现高度的稳态纠缠的可能性。我们进一步表明，我们的确定性方案是强大的退相干和温度的存在下，在国家的最先进的光学力学，以及所需的条件，以获得非高斯的实现二分机械稳态。
2022-03-02 quant-ph
Temporal evolution of a driven optomechanical system in the strong coupling regime
本文利用李代数方法推导了强耦合受迫光机械系统的时间演化算符，通过平均指数近似处理数算符，并与数值解对比验证了近似的高精度。
2023-12-21 quant-ph
Coupling Enhancement and Symmetrization in Dissipative Optomechanical Systems
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Northeast Normal University（东北师范大学）
本研究通过双激光驱动和增强交叉凯尔非线性，实现了光学机械系统中强耦合与对称化，拓展到超强耦合 regime，探索少光子效应。
2026-02-26 quant-ph
Antibunching in an optomechanical oscillator
本文从理论上分析了采用中间膜结构的光机械振荡器中声子场的反聚束。更具体地说，一个单模机械振荡器是二次耦合到一个单模腔场的制度，其中腔耗散是阻尼的主要来源，和绝热消除腔场导致一个有效的立方非线性力学。我们分析表明，在弱耦合制度的mechan- ics显示一个混沌的声子场小的光机械合作，而出现反聚束的单声子场大的光机械合作。这为在弱耦合状态下控制机械振子的二阶关联函数打开了大门。
2017-03-06 physics.optics quant-ph
Quantum Optomechanics in the Bistable Regime
我们研究了最简单的光学机械系统，重点是双稳态系统。协方差矩阵的形式主义，使我们能够研究冷却和纠缠在一个统一的框架。我们确定了两个关键因素的纠缠，即双稳态参数，即从一个稳定的分支的结束在一个稳定的制度，和有效的失谐的距离，我们描述的最佳制度，纠缠是最大的。我们还表明，在一般的纠缠是一个非单调的函数的光机耦合。这对于理解第二稳定分支的光机械纠缠是特别重要的。
2012-03-23 quant-ph
