Photonic analogue of Josephson effect in a dual-species optical-lattice cavity
本文利用自洽平均场论，将具有相互作用的光子玻色-哈伯德模型中光的量子相变的概念推广到两个原子。研究了二能级原子与相干光场相互作用系统中原子的激发态，讨论了原子的序参量与温度的关系。四个基态的系统被发现，包括一个孤立的莫特绝缘体相和三个不同的超流相。像两个弱耦合超导体，我们提出的双物种晶格系统显示出约瑟夫森效应的光子模拟。所提出的两物种模型的动力学为可能的量子信息过程提供了一个有前途的量子模拟器。
2010-03-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-resolved statistics of nonclassical light in Josephson photonics
电荷的隧穿转移与光的发射和吸收的相互作用可以在一个装置中进行研究，其中电压偏置的约瑟夫森结与微波腔串联。在这里，我们专注于光子的发射过程，并分析了潜在的时间依赖统计使用二阶关联函数$g^{(2)}(τ)$和等待时间分布$w(τ)$。这两个观测值都突出了从相干光源到单光子源的交叉。由于约瑟夫森结的非线性，隧道库珀对可以产生各种各样的非经典态的光，即使在弱驱动。弱驱动以及经典制度的分析结果补充了完整的非线性情况下的数值处理。我们还解决了$g^{(2)}(τ)$和$w(τ)$之间的可能关系的问题，以及由它们中的每一个提供的具体信息。
2015-08-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dispersive microwave bifurcation of a superconducting resonator cavity incorporating a Josephson junction
我们观察到了含有约瑟夫森隧道结非线性元件的微波超导法布里-珀罗腔的动态双稳态。该效应是光学双稳态的模拟，表现在腔的透射和反射特性中，并且由谐振频率的波振幅依赖性和腔内场能量的有限停留时间之间的竞争来控制。这种有限的停留时间仅仅是由于通过测量过程从腔体提取辐射。与一个简单的模型的基础上的Duffing振子方程的紧密定量协议表明，非线性，因此分叉现象，是完全分散的。
2007-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Josephson junction cavity systems as cousins of the quantum optical micromaser
我们探讨了描述量子光学微脉塞和约瑟夫森光子器件的简单理论模型之间的相似性和差异。虽然微脉塞长期以来一直被认为是远离平衡的开放量子系统动力学的重要模型，但所谓的约瑟夫森光子器件是最近开发的超导量子线路的形式，其中电荷通过电压偏置的约瑟夫森结的量子传输驱动微波谐振器中光子的产生。
2019-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Level attraction and idler resonance in a strongly driven Josephson cavity
非线性约瑟夫森电路在量子信息和技术的发展中起着至关重要的作用。在这个领域研究的典型电路包括量子比特，其非谐性远大于其线宽，以及参数放大器，其线宽为数十MHz或更大。与高- $Q$ Duffing振荡器的动力学相对应的小非谐性但也窄线宽的区域尚未使用约瑟夫森腔进行广泛探索。在这里，我们使用双音光谱研究强驱动的高$Q$约瑟夫森微波腔的磁化率。在蓝失谐驱动下，我们观察到腔极化率的变化，类似于原子物理学中的交流斯塔克效应。当施加一个强的红失谐驱动器，我们观察到一个额外的空闲模式的外观以上的分叉阈值与净外部增益。电路的强驱动导致两个例外点的出现和驱动腔准模之间的水平吸引。我们的研究结果提供了驱动非线性约瑟夫森谐振器的物理见解，并形成了一个起点，探索强驱动克尔振荡器的拓扑物理。
2021-09-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum cavity modes in spatially extended Josephson systems
本文对空间扩展约瑟夫森系统的宏观量子动力学进行了理论研究。本文研究了置于外加磁场中的有限长约瑟夫森隧道结。在这样的系统中，结中的电磁波以由Fiske共振表现的腔模式的形式被激发，这在实验上很容易观察到。我们表明，在量子制度的各种特性的结作为其临界电流$I_c$，宽度的临界电流分布$σ$，逃逸率$Γ$从超导态的电阻之一，和随时间变化的概率$P(t)$的逃逸的影响，在结腔中激发的光子数。因此，这些特性可以作为测量光子在结中的量子态的工具，例如量子涨落、相干态和压缩态、纠缠Fock态等。
2006-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Photonic heat conduction in Josephson-coupled Bardeen-Cooper-Schrieffer superconductors
本文研究了两个约瑟夫森耦合的巴丁-库珀-施里弗（BCS）超导体之间的光子介导热流。我们证明，在标准的低温实验中，涉及温度偏置超导量子干涉器件（SQUID），这种辐射的贡献是可以忽略不计的，如果相比，直接电流的，但它大大超过了电子和晶格声子之间的热交换。对于实际的实验设置参数，发现相应的热导比热导的通用量子kappa_0（T）=pi k_B^2T/6 hbar小几个数量级。
2016-05-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Injection locking and synchronization in Josephson photonics devices
注入锁定可以稳定辐射源，从而有效抑制噪声引起的光谱展宽，从而获得窄光谱。该技术在激光物理学中已经很好地建立起来，其中由于阿德勒的现象学描述通常是足够的。最近，在约瑟夫森光子器件中进行了锁定实验，其中微波辐射是通过跨与微波谐振器串联连接的直流偏置约瑟夫森结的非弹性库珀对隧穿产生的。一个深入的理论锁定这样的设备，占约瑟夫森非线性和特定的工程环境，是缺乏的。在这里，我们研究注入锁定在一个典型的约瑟夫森光子器件的环境组成的单模腔，在经典制度。我们表明，串联电阻，但小，是一个重要的成分，在描述自持约瑟夫森振荡，使锁定区域。我们推导出一个动力学方程描述锁定，类似于阿德勒方程，从特定的电路方程。噪声对锁定约瑟夫森相位的影响被描述在相位滑移在一个修改后的搓衣板电位。对于弱噪声，谱展宽随注入信号呈指数减小。当从第二个约瑟夫逊器件提供该信号时，两个器件同步。在线性化极限下，我们恢复了同步振子的仓本模型。这里建立的经典相位滑移的图片表明了一个自然的扩展锁定在量子制度的理论。
2021-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Dynamics of a Josephson Junction-Driven Cavity Mode System in the Presence of Voltage Bias Noise
本文对约瑟夫森结（JJ）嵌入式微波腔系统的平均光子数和光子数方差（Fano因子$F$）进行了半经典分析，其中JJ受到具有有限直流平均值的波动（即噪声）偏置电压的影响.通过交流约瑟夫森效应，直流电压偏置驱动有效非线性微波腔模式进入振幅压缩态（$F<1$），如先前已经建立的[A. D. Armour等人，物理修订版信函111，247001（2013）]，但是偏置噪声起到降低这种挤压的作用。我们发现，灵敏度的Fano因子的偏置电压噪声定性地依赖于稳定的不动点制度的系统是在相应的经典非线性稳态动力学。此外，我们发现，当腔被激发到具有大的平均光子数的状态时，电压偏置噪声的影响是最显著的。
2017-09-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum information processing and multi-qubit entanglement with Josephson-junction charge qubits in a thermal cavity
提出了一种利用热腔中的约瑟夫森结电荷量子比特实现两量子比特量子相位门的方案。在该方案中，时间演化算符中与光子数相关的部分在特定时刻被取消。因此该方案对热场不敏感。我们还证明了该方案可以用来产生多个约瑟夫森结电荷量子比特的最大纠缠态
2003-06-10 cond-mat.mes-hall
Photonic heat transport through a Josephson junction in a resistive environment
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Aalto University School of Science（阿尔托大学理学院）
研究在电阻环境中通过约瑟夫森结的光子热传输，揭示其对约瑟夫森耦合的敏感性，并预测热整流特性。
2024-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Universal quantum fluctuations of a cavity mode driven by a Josephson junction
我们分析了超导腔与电压偏置约瑟夫森结耦合的量子动力学。腔在谐振时被强烈激发，其中由穿过电路的库珀对损失的电压能量是腔光子能量的倍数。我们发现，共振伴随着大量的压缩的腔的量子波动在很宽的参数范围内，并能够识别制度，在系统中的波动采取的普遍价值。
2013-07-09 cond-mat.mes-hall
Current detection using a Josephson parametric upconverter
本文介绍了一种基于超导微波腔中约瑟夫森参量上转换过程的电流传感器的设计、测量和分析。终止与纳米桥收缩约瑟夫森结的共面波导，我们观察调制边带的腔，使高灵敏度，频率复用输出的小电流的应用，如过渡边缘传感器阵列读出。我们推导出一个分析模型，在很宽的偏置电流，失谐和输入功率范围内重现的测量。调谐腔的频率超过\SI{100}{\mega\hertz}与直流电流，我们的设备实现了\SI{8.9}{\pico\ampere\per\sqrt{\hertz}}的最小电流灵敏度。外推我们的分析模型的结果，我们预测一个改进的设备的基础上，我们的平台，能够实现灵敏度下降到\SI{50}{\femto\ampere\per\sqrt{\hertz}} }，甚至更低，如果可以利用参数放大的约瑟夫森腔。利用约瑟夫森架构，我们的方法可以提供比动态电感设计更高的灵敏度，并有可能实现最终受量子噪声限制的电流的检测。
2020-01-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
Cavity Quantum Electrodynamics with a Single Quantum Dot Coupled to a Photonic Molecule
研究了由一对耦合的光子晶体腔组成的量子点与光子分子耦合的腔量子电动力学效应。我们发现量子点和光子分子的两个超模之间存在反交叉，这表明实现了强耦合机制。从反交叉的数据，我们估计的贡献模式耦合和本征失谐的总失谐之间的超级模式。最后，我们还展示了光子分子中非共振腔-腔相互作用的特征。
2012-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Josephson effect in topological superconducting rings coupled to a microwave cavity
理论研究了被弱连接中断的一维p波超导介观环与微波谐振腔的电感耦合。我们建立了一个输入-输出的腔场的描述中存在的环，并确定的电子贡献的腔响应和依赖于各种参数，如磁通量，化学势，和腔频率。我们发现，腔响应是$4π$周期性的磁通量的函数在拓扑区域，源于所谓的分数约瑟夫森电流进行的马约拉纳费米子，而它是$2π$周期性的非拓扑阶段，符合正常的约瑟夫森效应。我们发现一个强烈的依赖性的信号上的腔频率，以及对奇偶性的基态。我们的模型充分考虑了低能量马约拉纳模式之间的相互作用和gaped bulks状态，这是至关重要的可视化的约瑟夫森效应的演变过程中从拓扑到平凡的阶段。
2016-04-26 cond-mat.mes-hall
Generating entangled quantum microwaves in a Josephson-photonics device
当将电压偏置的约瑟夫森结串联到几个微波腔中时，通过结的库珀对电流引起强相关光子连续发射到腔模中。调谐的偏置电压的谐振，其中一个单一的库珀对提供的能量，以创建一个额外的光子在每个腔，我们证明了纠缠的性质，这些创造过程中的简单的证人在实验上可观察到的。为了尽可能充分地描述这种光的量子态的纠缠特性，我们在全密度矩阵知识的基础上，提出了更详细的纠缠准则，并对双体和多体纠缠进行了详细的研究。特别是，我们说明了如何由于这些电路的相对简单的设计，实验参数的变化允许人们访问各种各样的纠缠态不同，例如，在纠缠方的数量或状态空间的维度上。这样的设备，除了它们作为一个高度通用的纠缠量子微波源的潜力，因此可能代表一个很好的自然测试平台的分类和量化方案开发的量子信息理论。
2017-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
The quantum optical Josephson interferometer
在无耗散玻色子系统中，相干隧道耦合和在位相互作用之间的相互作用导致了许多引人注目的观察，从数量-相位不确定性关系到量子相变。为了探索耗散和相干驱动对隧道耦合相互作用玻色子系统的影响，我们提出了一种类似于约瑟夫森干涉仪的量子光学器件。它由两个相干驱动的线性光学腔通过一个具有单光子非线性的中心腔连接而成。通过增加非线性耦合的强度，可以抑制中心腔出射光随两个泵浦场之间相位差变化的类约瑟夫森振荡。值得注意的是，我们发现，在中心腔中的超强相互作用的限制下，耦合系统映射到一个有效的Jaynes-Cummings系统，其非线性由隧道耦合强度决定。在耦合到两个线性波导的单个非线性腔的限制下，来自非线性腔的光子反聚束的程度提供了向约瑟夫森振荡被抑制的非线性区域的过渡的极好测量。
2008-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fock-state stabilization and emission in superconducting circuits using dc-biased Josephson junctions
我们提出并分析了一种不需要任何微波频率控制驱动器的超导微波腔中稳定Fock态的方法。相反，我们的系统利用一个由直流电压偏置的约瑟夫森结，该结耦合到主存储腔和第二辅助腔。我们的分析表明，福克态可以以极高保真度稳定。我们还展示了如何使用相同的系统来制备按需传播的Fock态，再次不使用微波脉冲。
2016-01-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multi-Photon Resonances in Josephson Junction-Cavity Circuits
我们探讨的耗散动力学的非线性驱动的振荡器系统调谐到多个激发产生的共振。这样的系统很容易在电路QED系统中实现，该系统将约瑟夫森结与微波腔相结合，并且通过通量或电压偏置实现驱动。对于涉及3个或更多个光子的共振，随着驱动的增加，系统经历了一系列两个紧密间隔的动力学跃迁（第一个是不连续的，第二个是连续的），从而导致在相空间中形成复杂的周期性结构的稳定状态。在附近的过渡的系统显示有趣的非线性行为：我们发现，相干效应可以导致令人惊讶的振荡的重量不同的动态状态的稳定状态的系统，随着驱动器的增加。我们表明，动力学是很好地描述了一个简单的有效速率模型与本地化在相空间晶体中的不同点的状态之间的转换。动态状态的权重的振荡反映在描述状态之间的转换的时间尺度中的对应振荡中。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dipolar phase transitions in the cavity with Majorana populated Josephson junctions
我们发现，在微波腔的最低本征态的QED，电容耦合与Majorana填充约瑟夫森结阵列，是一个有效的$ϕ^{4}$模型出现在系统参数的有限域描述。由于单电子零模和超导岛之间的库珀对隧穿促进了电偶极相变，腔模产生了强的非谐性。在有限温度下的电磁场位的瞬时曲折的预测。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Heralded Preparation and Readout of Entangled Phonons in a Photonic Crystal Cavity
我们提出了一个现实的协议的准备和读出的机械贝尔态的光机系统。该建议依赖于表征光子晶体腔模式的参数，耦合到结构的两个局部弯曲模式，但同样适用于相同参数范围内的其他光学机械系统。非经典状态预示着通过光学后选择，并揭示在特定的干涉图案特征的腔频率的发射。
2014-10-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong coupling between quantum dot exciton spin states and a photonic crystal cavity
我们将高达7 T的磁场施加到强耦合到光子晶体腔的砷化铟量子点上。场提升了QD激子自旋态的简并度，并通过抗磁性和塞曼能量位移的组合来调谐它们的发射能量。我们使用磁场调谐来移动两个自旋态的能量，以选择性地与腔共振。观察到腔和两个自旋态之间的强耦合。磁场调谐使得能量偏移大至0.83 meV，而不会显著降低量子点-腔耦合强度。
2011-01-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Off-resonant coupling between a single quantum dot and a nanobeam photonic crystal cavity
我们演示了单个量子点和纳米梁光子晶体腔之间的非共振耦合，在量子点或腔的共振激发下。这些结果是一致的非共振耦合作为一个非相干声子介导的过程与以前的描述。这种现象的扩展到纳米束光子晶体腔提出了有趣的可能性，通过定制的声子态密度的相干控制这种相互作用。
2011-10-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Design and analysis of photonic crystal coupled cavity arrays for quantum simulation
我们在光子晶体平台上进行了耦合光腔阵列的实验研究。我们发现腔之间的耦合显着大于腔频率中制造引起的无序。满足这一条件是利用腔阵列产生强关联光子的必要条件，这在多体系统的量子模拟中具有潜在的应用价值。
2012-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Josephson Photonics with Simultaneous Resonances
跨与一个或多个微波腔串联的电压偏置的约瑟夫森结的非弹性库珀对隧穿可以经由谐振过程产生光子，其中由库珀对损失的能量与所产生的光子的能量相匹配。我们概括了以前的理论治疗，这样的系统来分析的情况下，两个或两个以上的不同的光子产生过程同时共振。我们还详细探讨了一个特定的情况下，在一个腔模式中的单光子的产生是同时共振的第二模式中的两个光子的产生。我们发现，这两个共振的共存导致模式之间的有效耦合，从而产生纠缠。
2021-10-04 cond-mat.mes-hall
Strongly coupled single quantum dot in a photonic crystal waveguide cavity
嵌入在光子晶体波导中的腔为量子电动力学应用的耦合谐振器的大规模集成提供了一条有前途的途径。在这封信中，我们演示了一个强耦合系统形成的一个单一的量子点和这样的光子晶体腔。从沿光子晶体波导的面外散射信号的光致发光映射中清楚地识别出源自腔的谐振。通过温度控制将量子点激子调谐向腔模。在共振时观察到~ 140 \mueV的真空拉比分裂。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum optics and cavity QED with quantum dots in photonic crystals
本章主要研究半导体量子点在光子晶体腔中的外延生长量子光学。首先，我们将简要介绍光子晶体和量子点，然后介绍腔量子电动力学（QED）效应，特别强调在量子点-光子晶体平台上演示这些效应。最后，我们将重点讨论这种腔QED效应的应用。
2014-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamical Casimir effect in a Josephson metamaterial
被限制在电磁腔中的真空模式引起相对壁之间的吸引相互作用。当两壁之间的距离非线性地改变时，虚拟真空模式转变为真实粒子，即光子从真空中产生。这些效应分别被称为静态和动态卡西米尔效应。在这里，我们展示了动态卡西米尔效应使用约瑟夫森超材料嵌入在微波腔在5.4 GHz。我们实现了非绝热变化的有效长度的腔的量子阱基超材料的磁通调制，这导致在几个百分点的变化的光的速度。我们表明，能量相关的光子产生的基态的腔和它们的功率谱显示双峰频率分布。这些结果与理论预测非常吻合，一直到经典参数效应不能起作用的区域。
2011-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous two-photon source using a single quantum dot in a photonic crystal cavity
提出了利用相干泵浦的量子点嵌入光子晶体腔内实现连续双光子源的方法。我们分析了量子点能级和腔模内场的稳态布居。找到了相干泵浦和非相干泵浦量子点中粒子数反转的条件。我们证明了在相干泵浦和非相干泵浦下，两个双光子激光器输出的压缩是不可见的。利用最近发展的极化子变换主方程讨论了低温下声子耦合的影响。我们还提出了利用四波混频产生光场压缩态的方案。
2019-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interaction between two modes of field mediated by two quantum dots in a photonic crystal cavity
我们在光子晶体腔中发现了双模场之间不寻常的合作双光子共振现象。当两个非共振量子点在每个腔模中发射一个光子并同时去激发时，就会发生双光子共振。在声子耦合的存在下，双光子共振的条件发生了显著的变化。利用这种双光子双模相互作用，我们提出了两个量子态的纠缠态。四元组的基由包含$0$、$1$和$2$光子的腔模的状态形成。我们还讨论了声子耦合对纠缠态负性的影响。
2020-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strain tuning of a quantum dot strongly coupled to a photonic crystal cavity
我们演示了强耦合到光子晶体腔的量子点的可逆应变调谐。我们观察到的平均红移为0.45 nm的量子点位于腔膜内，实现与电场为15 kV/cm施加到压电致动器。利用这种技术，我们证明了在强耦合机制下，量子点与光子晶体腔发生共振的能力，从而产生了明显的反交叉。裸腔共振对应变的敏感性低于量子点，并且在最大施加电场下仅偏移0.078 nm。
2013-05-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Discrete time translation symmetry breaking in a Josephson junction laser
本研究针对约瑟夫森结激光器，通过经典模型分析了偏置电压与腔体模式数对离散时间平移对称性破缺转变的影响，发现特定参数组合可促进该转变，且部分场景下可解析得到临界驱动强度。
2022-08-05 cond-mat.mes-hall
Far-field emission profiles from L3 photonic crystal cavity modes
实验研究了L3型光子晶体腔的两个最低限制模的空间远场发射分布，与FDTD模拟结果吻合较好。然后，我们链接的远场配置文件的腔模近场的相关功能，使用一个简单的法布里-珀罗谐振器模型。通过实验和模拟的比较，阐明了无序对远场腔轮廓的影响。这些结果可用于腔中活性中心的发射工程。
2012-08-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
The effect of photo-generated carriers on the spectral diffusion of a quantum dot coupled to a photonic crystal cavity
实验观察了光生载流子对耦合到光子晶体（PC）腔中的量子点（QD）光谱扩散的影响。在该系统中，光谱扩散部分地由PC的蚀刻表面上的电荷波动引起。我们发现，这些波动可能会被抑制的光生载流子，导致测量的量子点线宽减少了约2倍的光生载流子不存在的情况下相比。这一结果证明了一种可能的手段，在QD-PC腔系统中的光谱扩散的影响，因此可能是有用的量子信息应用中，窄QD线宽的期望。
2011-07-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity Optomechanics with Photonic Bound States in the Continuum
我们提出了一个通用的，自由空间腔光力学平台，由两个光子晶体膜，其中之一是自由悬挂，并设计形成一个微腔小于一个波长长。该腔的特征在于连续介质中的一系列光子束缚态，其原则上永远捕获光，并且可以有利地与倏逝波耦合一起使用，用于通过调谐光子晶体图案化和腔长度来实现各种类型的光机械耦合，诸如色散或耗散类型的线性或二次耦合。至关重要的是，该平台允许在超强单光子耦合机制中超过1的量子协同性，超过了传统的基于法布里-珀罗的腔光机器件在非分辨边带机制中的性能。这个概念新颖的平台允许探索新的制度的光机械相互作用，特别是在脉冲和单光子光机械的框架。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum control of a spin qubit coupled to a photonic crystal cavity
量子网络的一个关键组成部分是静止量子比特和光子之间的接口，光子充当相互作用和通信的飞行量子比特。光子晶体架构是增强光与固态量子位耦合的有前途的平台。量子点可以集成到光子晶体中，光学跃迁耦合到光子和自旋态，形成长寿命的量子存储器。许多研究人员现在已经成功地将这些发射器耦合到光子晶体腔中，但是还没有在这种环境中演示功能性自旋量子比特和量子门。我们发展了一个耦合腔-量子点系统，在该系统中，量子点被可控地加载了一个单电子，利用激光脉冲实现了单电子自旋量子比特的初始化、旋转和测量，发现腔可以显著地改善这些过程。
2012-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
A photonic crystal Josephson traveling wave parametric amplifier
将尽可能接近量子极限的噪声性能与大带宽和高饱和功率相结合的放大器对于许多固态量子技术（例如，高保真度量子位读出或高灵敏度电子自旋共振）是非常期望的。本文介绍了一种基于超导量子干涉器件的新型行波参量放大器。该器件具有3 GHz带宽、-102 dBm 1 dB压缩点和接近量子极限的附加噪声。与现有技术相比，它的结构紧凑了一个数量级，其特性阻抗是原位可调的，其制造过程只需要两个光刻步骤。关键是在传输线的色散关系中设计间隙。这是使用SQUID尺寸的周期性调制来获得的，类似于使用光子晶体所做的。此外，我们提供了一种新的理论处理方法来描述非线性与这种周期性之间的非平凡相互作用。我们的方法提供了一条与其他量子器件（如量子比特）共集成的途径，因为我们的放大器占用空间小，易于制造。
2019-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancement of the optomechanical coupling and Kerr nonlinearity using the Josephson Capacitance of Cooper-pair box
我们提出了一个方案，用于增强微波和机械谐振器之间的光机械耦合高达7个数量级的电路光机械设置中的超强耦合极限。这里考虑的三方系统由一个约瑟夫森结库珀对盒，介导的微波腔和机械谐振器之间的耦合。光机械耦合可以通过调节库珀对盒的栅极电荷和磁通量偏置来修改，这又影响库珀对盒的约瑟夫森电容。我们还表明，与适当的选择的调谐参数，光机耦合消失，系统表现出纯粹的交叉克尔型腔和机械谐振器之间的非线性。这允许系统用于声子计数。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strongly coupled single quantum dot-cavity system integrated on a CMOS-processed silicon photonic chip
量子光子集成电路（QPIC）是构建量子技术应用集成器件的一种很有前途的工具。在光学领域，由互补金属氧化物半导体（CMOS）技术授权的硅光子学提供了用于实现大规模QPIC的光学组件。QPIC需要单光子水平的光学非线性来促进光子-光子相互作用。然而，迄今为止，具有确定性（即，尽管基于硅光子学的QPIC的功能性增强，但是通过使用基于硅的组件来实现单光子非线性（非概率性）是具有挑战性的。在本研究中，我们首次在CMOS制程的硅光子晶片上实现了强耦合的InAs/GaAs量子点-腔量子电动力学系统。采用转移印刷法在硅片上实现了GaAs腔体的异质集成。本文实现的CMOS光子芯片上的腔QED系统是一种很有前途的片上单光子非线性元件的候选者，它构成了基于QPIC的未来应用的基础组件，如通过腔对量子比特态的相干操纵和无损测量，以及高效的单光子滤波器和路由器。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electrical Control of Silicon Photonic Crystal Cavity by Graphene
在纳米光子学中，电信号到光信号的有效转换使得电子学和光子学能够固态集成。石墨烯与光子晶体的结合在电光调制方面具有广阔的应用前景。在本文中，我们证明了通过静电门控在光子晶体腔顶部的单层石墨烯，可以显着改变腔谐振。实验结果表明，谐振腔线宽变化约2nm，谐振反射率变化近400%（6dB）。此外，我们的分析表明，石墨烯-光子晶体器件可以潜在地用于高速、低功率的吸收和折射调制器，同时保持小的物理占用面积。
2012-10-25 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cavity quantum electrodynamics with three-dimensional photonic bandgap crystals
本文综述了具有“完全和完整”三维光子带隙的三维光子晶体的最新研究进展。我们审查五个主要方面：1）自发发射抑制，2）光在微小的纳米级体积（也称为“光的纳米盒”）内的空间定位，3）导致无阈值激光器的增益介质的引入，4）在频域和时域中破坏腔QED的弱耦合近似，5）退相干，特别是通过3D光子带隙屏蔽真空波动。此外，我们列出和评估所有已知的光子晶体结构与演示的三维带隙。
2015-04-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Controlled coupling of photonic crystal cavities using photochromic tuning
提出了一种利用局域可逆光致变色调谐技术控制耦合腔光子晶体分子中共振耦合相互作用的方法。我们展示了通过选择性地调谐单个腔的共振条件来调谐两腔和三腔光子晶体分子的能力。利用这种技术，我们可以定量地确定耦合腔系统的重要参数，如光子隧穿率。该方法可以推广到具有更多腔数的光子晶体分子，为研究耦合谐振腔阵列中的强相互作用提供了一种通用的方法。
2013-02-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A photonic transistor device based on photons and phonons in a cavity electromechanical system
提出了一种基于腔机电系统中光子和声子的光子晶体管方案，该系统由超导微波腔和纳米机械谐振器耦合组成。光子传播的控制是通过微波场（光子）和纳米机械振动（声子）的相互作用来实现的。通过计算的信号场的透射谱，我们表明，信号场可以有效地衰减或放大，这取决于第二个“门控”（泵）字段的功率。这种方案可能是单光子晶体管的一个有前途的候选者，并为电信和量子信息技术中的许多应用铺平了道路。
2012-09-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quasiresonant Excitation of InP/InGaP Quantum Dots Using Second Harmonic Generated in a Photonic Crystal Cavity
不可分辨的单光子是量子信息处理应用所必需的。单量子点的共振或准共振激发比非相干泵浦提供更大的单光子不可逆性，但在实验上也更具挑战性。在这里，我们展示了高信噪比准共振激发的InP/InGaP量子点。激发是通过从与光子晶体腔的基模谐振的电信波长激光器产生的二次谐波提供的，所述光子晶体腔在两倍于量子点跃迁波长处制造。使用InGaP材料基质的χ（2）非线性产生二次谐波。
2012-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Efficient out-coupling of high-purity single photons from a coherent quantum dot in a photonic-crystal cavity
我们证明了在光子晶体腔的低Q模式下，$(44.3\pm2.1)\%$从量子点的单光子收集效率，记录的单光子纯度为$g^{(2)}(0)=(4\pm5)\%$高于饱和功率。通过在耦合到腔模的另一个量子点上的单光子探测器上每秒探测高达$962\pm46$千计数，直接证实了高效率。高收集效率被发现是宽带的，详细的数值模拟解释。腔增强的有效激发的量子点是通过声子介导的激发，并在这些条件下，单光子不可逆性测量显示长的相干时间达到$0.77\pm0.19$ ns在弱激发制度。我们的工作表明，光子晶体提供了一个非常有前途的平台，高度集成的相干单光子的产生，包括有效的光子从光子芯片的耦合。
2014-10-02 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Multiplexed color centers in a silicon photonic cavity array
研究开发了一种由总线耦合腔阵列组成的硅光子平台，实现了对腔增强T中心阵列的频率多复用操作，为高效片上和长距离纠缠分发提供了可扩展方案。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electron Condensation in a Jellium Coupled to a Finite Photonic Cavity
我们描述了电子凝聚成局域态的过程中，在一个无结构的胶态耦合到一个有限的腔。结果表明，存在一个温度T_0，在此温度以下，电子在胶团中局域化。这个过程是由耦合到腔的电子之间的相关性增强驱动的。
2020-11-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Photon cross-correlations emitted by a Josephson junction in two microwave cavities
本文研究了耦合到两个非公度频率谐振器的电压偏置约瑟夫森结。用密度方法分析腔场，用输入-输出描述方法分析出射光子通量及其关联函数，我们证明了无限带宽和有限带宽探测器的出射光子辐射是非经典的，因为光子辐射违反了Cauchy-Schwarz不等式。我们还研究了光子关联的时间依赖性，发现它们的线宽随着发射率的增加而变窄。
2015-03-12 cond-mat.mes-hall
Fermion parity switches imprinted in the photonic field of cavity embedded Kitaev chains
CPHT, CNRS, École polytechnique, Institut Polytechnique de Paris（法国国家科学研究中心，巴黎综合理工学院，巴黎理工学院）
研究光子谐振腔中嵌入的Kitaev链拓扑相，通过精确对角化发现基态受耦合影响小，而激发态依赖强，光子数和二次量在宇称切换点峰值，表明量子光学可用于探测拓扑特性。
2025-12-03 cond-mat.mes-hall
Fast charge sensing of a cavity-coupled double quantum dot using a Josephson parametric amplifier
我们演示了耦合到超导谐振器的双量子点（DQD）的快速读出。在非线性工作模式下利用参量放大，与参量放大器关闭的情况相比，我们将信噪比（SNR）提高了2000倍。积分时间为400 ns时，信噪比为76。通过研究SNR作为积分时间的函数，我们提取出8 x 10^{-5} e/root（Hz）的等效电荷灵敏度。高SNR使我们能够在20 ms内获得DQD电荷稳定性图。在如此高的数据速率下，可以在实时“视频模式”下获得电荷稳定性图，从而实现DQD约束电位的实时调整。
2015-02-04 cond-mat.mes-hall
Enhanced Photodetection in Graphene-Integrated Photonic Crystal Cavity
我们证明了通过耦合到长光子晶体线性缺陷腔中的慢光模式来控制石墨烯光电探测器中的光响应度的增强。在布里渊区（BZ）边界附近，多腔模的光谱耦合导致1530 ~ 1540 nm的宽带光电流增强。远离BZ边界，单个腔共振在窄共振峰中增强光电流八倍。讨论了通过入射场与石墨烯腔系统的临界耦合来优化光电流。增强的光电流证明了波长级石墨烯光电探测器用于具有高光谱选择性和宽带响应的高效光电探测的可行性。
2013-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Antibunching correlations in a strongly coupled exciton - photonic crystal cavity system: Role of off-resonant coupling to multiple excitons
采用主方程方法研究了光子晶体-单个量子点系统中两个独立量子点激子耦合到非共振腔的二阶量子自相关函数。对于一个单一的耦合非共振激子，我们观察到新的振荡行为的腔自相关函数的早期动力学，这导致相对于激子模式减少反聚束。与第二个耦合激子的系统中，我们发现，这些振荡的幅度和寿命大大增加，因为腔，然后能够交换光子与多个激子共振。我们明确地表明，这破坏了腔准模的反聚束特性，而第一激子的自相关性不受影响。我们还研究了探测器时间分辨率的影响，并直接连接到最近的一系列实验。
2009-06-24 cond-mat.mes-hall
Cavity-induced backscattering in a two-dimensional photonic topological system
通过电子，光子和声子材料中的拓扑状态的鲁棒传输的发现加深了我们对凝聚态中波传播的理解，并展望了工程超材料在通信，传感和控制环境中的关键应用。拓扑保护的传输已被证明在面对弯曲的路径和现场的随机性的结构。在这里，我们测量微波辐射在具有时间反演对称性的拓扑介质中的传播，其中腔体邻近边缘通道。耦合共振模型分析表明，该腔不是自旋守恒缺陷，在传输中产生负的时间延迟。
2019-11-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
A Topology-Controlled Photonic Cavity Based on the Near-Conservation of the Valley Degree of Freedom
我们展示了一种新的路径，本地化的拓扑非平凡光子边缘模式沿其传播方向。我们的方法是基于与谷极化边缘态相关的光子谷自由度的近守恒。当边缘状态从一个明智的定向反射镜反射时，由于谷指数翻转所需的延长的时间延迟，其光能被定位在反射镜表面。在由此产生的拓扑控制的光子腔（TCPC）的能量本地化的程度是由谷翻转时间，这又是由反射镜的几何形状控制。直观的分析描述的“泄漏”和封闭的TCPC，并提出了两个具体的设计-一个用于微波和其他的光谱范围-。
2020-01-21 cond-mat.mes-hall
