A cavity-mediated collective quantum effect in sonoluminescing bubbles
本文讨论了在声致发光实验中可能起重要作用的集体量子效应。我们认为，它发生在崩溃阶段的最后阶段，并提高了气泡内的颗粒加热。
2015-08-28 quant-ph
Vacuum induced Stark shifts for quantum logic using a collective system in a high quality dispersive cavity
高质量腔中原子的集体系统可以通过非线性相互作用来描述，该非线性相互作用由于腔真空引起的能级的兰姆位移而产生[Agarwal等人，A 56，2249（1997）]。我们展示了如何使用这种集体相互作用来执行量子逻辑。特别是，我们产生的方案，实现CNOT门不仅为两个量子位，但也为三个量子位系统。我们还讨论了Toffoli门的实现。我们的有效哈密顿量也实现在其他系统，如捕获离子或磁性分子。
2004-11-17 quant-ph
Suppression of Bragg scattering by collective interference of spatially ordered atoms with a high-Q cavity mode
当N个被驱动的原子同相发射到高Q腔模时，由集体散射产生的腔内场与驱动原子的泵浦产生相消干涉。因此，原子荧光被抑制，腔损耗成为整个系综的主要衰变通道。在显微镜下，3D光强度最小值形成在原子附近，阻止原子激发并形成规则的晶格。当原子衰变率之和超过腔损耗率时，这种效应在原子数较大时更为明显，人们会预期相反的行为。这些结果提供了新的见解，最近的实验集体原子动力学腔。
2007-03-20 quant-ph
Dynamics of the collective modes of an inhomogeneous spin ensemble in a cavity
研究了非均匀加宽自旋系综与单腔模耦合的激发动力学。自旋系综的集体激发可以用广义自旋波来描述，在没有腔的情况下，自旋系综的自由演化可以描述为波数的漂移而没有色散。在这篇文章中，我们表明，在存在耦合到腔模式的动态可以单独描述的波数的修改后的时间演化。特别是，我们表明，集体激发与一个明确定义的波数通过没有分散从负到正值的波数没有填充零波数自旋波模式。这些结果与多模式集体量子存储器有关，其中量子比特以不同的自旋波编码。
2011-03-02 quant-ph
Collective self-trapping of atoms in a cavity
我们利用高精细度腔的动态耦合模，在实验上实现了冷原子云的光偶极俘获。我们表明，陷阱需要一个集体行动的原子，即一个单一的原子将不会被困在相同的激光驱动条件下。原子将模式的频率拉得更接近共振，从而允许捕获到腔中所需的光强度。原子对陷阱光模的反作用也表现为陷阱的非指数坍缩。
2020-11-27 quant-ph
Collective Atomic Motion in an Optical Lattice formed inside a High Finesse Cavity
我们报告的集体非线性动力学在一个高精细度环形腔内形成的光晶格在一个迄今为止尚未探索的制度，其中每个光子的光位移倍的数量被困原子超过腔共振线宽。我们观察到了原子对光学势阱的反作用所引起的双稳态和自诱导压缩振荡。在假定原子运动为绝热的简化模型中，我们可以很好地理解我们的大部分观测结果。非绝热方面的原子运动的再现通过解决完整的系统耦合的非线性运动方程的数百个原子。
2003-09-05 quant-ph
Enhanced collective Purcell effect of coupled quantum emitter systems
腔嵌入式量子发射器显示出强烈的修改自由空间辐射特性，如增强衰减称为珀塞尔效应。中心参数是协同性$C$，相干腔耦合强度的平方与腔和发射体衰减速率的乘积的比率。对于单个发射体，$C$与跃迁偶极矩无关，并且由诸如精细度和模腰的几何腔特性决定。在最近的工作[物理学。119，093601（2017）]我们已经表明，偶极-偶极耦合量子发射体的系综中的集体激发显示出与腔模式的相干耦合和自发自由空间衰减之间的解纠缠。这导致了一个强大的增强腔协同周围的某些集体次辐射反共振。在这里，我们提出了一个量子朗之万方程的方法，旨在提供超越经典耦合偶极子模型的结果。我们表明，亚辐射增强的协同效应的影响刻在腔输出场的量子相关性，同时也强烈增加了腔发射系统的集体克尔非线性效应。
2019-04-30 quant-ph
A Cavity-Enhanced Room-Temperature Broadband Raman Memory
宽带量子存储器在未来的光子量子信息协议中作为复用元件具有很大的前景。碱蒸气拉曼存储器结合了高带宽存储、按需读出和在室温下操作而没有碰撞荧光噪声。然而，以前的实现方式需要大的控制脉冲能量，并遭受四波混频噪声。在这里，我们提出了一种拉曼存储器，其中存储相互作用是由一个低精细度双折射腔调谐到同时与信号和控制领域的共振，大大降低了所需的能量来驱动存储器。通过对反斯托克斯场进行工程反共振，我们还抑制了四波混频噪声，并报告了拉曼型温蒸汽存储器中尚未实现的最低无条件噪声基底，每个脉冲$(15\pm2)\times10^{-3}$光子，总效率为$(9.5\pm0.5)$ %。
2015-10-15 quant-ph
Cavity optomechanics in ultrastrong light matter coupling regime: Self-alignment and collective rotation mediated by Casimir torque
该研究理论上探讨了光学腔内量子二聚体系综在超强耦合下的行为，预测了由腔光子交换角动量引起的二聚体自对齐，以及手性腔真空态角动量转移导致的集体同步旋转两种新效应。
2023-11-28 quant-ph
Cavity-Mediated Collective Resonant Suppression of Local Molecular Vibrations
Villanova University（维拉诺瓦大学）
研究通过集体振动强耦合在腔体中实现对局部分子振动的共振抑制，揭示了集体振荡对局部动态的影响，提出腔体介导的能量交换改变整个集体的动力学。
2026-06-28 quant-ph
Cavity-QED based on collective magnetic dipole coupling: spin ensembles as hybrid two-level systems
我们分析了自旋系综与超导微波带状线结构的磁偶极耦合，并结合了基于约瑟夫森结的transmon量子比特。我们表明，这个系统是由嵌入Jaynes-Cummings模型描述：在强耦合制度，集体自旋波激发的电子系综拿起腔模式的非线性，这样的两个最低本征态的耦合自旋波+微波腔+约瑟夫森结系统定义一个混合的两能级系统。这里描述的建议使得能够使用自旋系综作为量子比特，其可以使用相同的非线性腔进行相干操纵和耦合。具有磁偶极跃迁的强耦合腔QED的可能性开辟了将先前提出的量子信息处理协议扩展到硅或石墨烯中的自旋的可能性，而不需要单电子约束。
2008-09-17 quant-ph
Cavity Nonlinear Optics at Low Photon Numbers from Collective Atomic Motion
研究了法布里-珀罗光学谐振腔中超冷原子位移引起的克尔非线性和色散光学双稳。在驱动谐振腔中，这种集体运动是由作用在一维腔内光晶格的最低能带中制备的高达$10^5$ $^{87}$ Rb原子上的光学力引起的。原子运动相干性的寿命允许在极低的腔光子数下的强非线性光学，如通过在光子数低于1时观察光学双稳性的两个分支所证明的。
2007-09-05 quant-ph
Observation of Collective-Emission-Induced Cooling inside an Optical Cavity
我们报告的集体发射引起的，速度依赖的光力的观察。一个由水平驻波照射的含有3 × 10^6个铯原子的下落样品的三分之一，通过向垂直取向的共焦谐振腔中协同发射光而停止。我们观测到的减速速度高达1500 m/s^2，冷却温度低至7 uK，远低于自由空间多普勒极限。测得的力大大超过了预测的一个单一的二能级原子。
2002-08-15 quant-ph
Engineering atomic superradiance scaling in cavity QED system with collective and individual emission channels
本研究在腔QED系统中证明，原子-光子耦合能抑制集体超辐射标度并增强个体原子发射标度，为实现可控的集体发射提供了途径。
2025-10-14 quant-ph
Collective state synthesis in an optical cavity using Rydberg atom blockade
我们研究了放置在高精细光学腔中的相互作用里德伯原子的相干操纵，以确定性地制备强耦合光-物质系统。考虑了N个相互作用原子的一个共里德堡能级的四能级钻石方案。金刚石的一侧用于使用π脉冲或受激拉曼绝热通过（STIRAP）脉冲将原子激发到集体“超原子”里德堡态。钻石另一侧的上跃迁用于将集体态转移到耦合到光腔场模的状态。由于里德伯能级上原子间的强相互作用，里德伯阻塞机制在腔中原子的确定性量子态合成中起着关键作用。我们用数值模拟表明，可以产生非经典光态，并耦合到腔场的状态是一个集体。我们还研究了不同的衰变机制如何影响这种相互作用的多体系统。我们还分析了我们的系统中的情况下，两个里德伯激发内的封锁量。模拟进行了相应的可实现的高精细光学腔和碱金属原子，如铷的参数。
2015-10-03 quant-ph
Collective Two-Atom Effects and Trapping States in the Micromaser
我们研究了微脉泽系统中的捕获态信号，给出了平均腔光子数和适当定义的原子离腔相关长度。在描述集体双原子效应时，我们允许在特征原子腔渡越时间内，腔中泵浦原子的平均数目为一阶。我们考虑的主方程，它描述了微脉泽，包括集体两原子效应，仍然表现出捕获状态，即使平均原子数接近一个腔内。然而，我们认为更重要的是，捕获状态是更明显的相关长度相比，平均数量的腔光子，即我们建议，捕获状态可以更清楚地揭示实验中的原子相关长度。因此，对于微脉泽中的轴子探测来说，这个可观察到的可能是一个必不可少的成分。
2006-06-28 quant-ph
Probing dissipation process via Fano resonance and collective effect in the X-ray cavity
在不存在时间反演对称性的情况下，将Fano共振的非对称参数q推广到复空间，利用其轨迹研究退相干过程.通过将M $\ddot{\rm{o}}$ ssbauer核系综嵌入到薄膜平面腔中，利用核系综的集体效应研究了非对称参数q随核丰度和角度偏移的变化轨迹.由于集体共振强度的控制方法多种多样，在复平面上存在不同的直线和弧形轨迹，其中斜率和半径可分别通过角度偏移和核丰度进行调节。结果表明，腔与核系综之间的强能量交换可以等效地抑制耗散过程。该结果丰富了非对称参数q在复平面内的表现，为薄膜平面腔退相干研究提供了新的可能性。
2022-01-04 quant-ph
Fully Collective Superradiant Lasing with Vanishing Sensitivity to Cavity Length Vibrations
JILA, NIST, and Department of Physics, University of Colorado（科罗拉多大学物理系、NIST 和 JILA）；Physikalisches Institut, University of Bonn（波恩大学物理研究所）
本文提出通过辅助腔耦合实现集体泵浦过程，解决原子钟连续波主动激光器中自发辐射的寄生加热问题，实现低至10^-14/g量级的谐振腔振动灵敏度。
2025-06-13 quant-ph
Collective Sideband Cooling in an Optical Ring Cavity
我们提出了一个基于腔的激光冷却和捕获方案，提供紧密的约束和冷却到非常低的温度，而不会在高粒子密度退化。双向泵浦环形腔建立了共振增强的光学驻波，其作用是将可极化粒子限制在深势阱中。粒子局域化通过相干光子再分布产生简并行波模式的耦合。这引起了具有高频分量的腔共振的分裂，该高频分量被调谐到在势阱中振荡的粒子的反斯托克斯拉曼边带，由于过量的反斯托克斯散射而产生冷却。在光晶格中的紧密限制以及预测，即超过50%的被捕获粒子可以被冷却到运动基态，保证了高的相空间密度。
2003-02-18 quant-ph
Squeezing the Collective Spin of a Dilute Atomic Ensemble by Cavity Feedback
我们提出并分析了一种简单的方法，通过与光学谐振腔的驱动模相互作用，动态地、无条件地压缩稀释原子系综的集体自旋，正如最近证明的那样[I]。D. L.，M. H.美国，和V.V.，物理修订信函104，073602（2010）]。我们表明，大量的压缩可以实现在政权的强集体系综谐振腔耦合。压缩最终受到光子发射到自由空间或布洛赫球曲率的限制。我们推导出这两个极限，并显示出每一个都占上风。
2010-02-18 quant-ph
Room-temperature quantum optomechanics using an ultra-low noise cavity
本研究通过使用刻有声子晶体结构的高精细度腔降低频率噪声，并结合高热导率和高Q值的氮化硅膜振子，在室温下实现了光力学压缩，将工程化宏观振子的量子控制扩展至室温。
2023-09-26 quant-ph
Cavity-Modified Collective Rayleigh Scattering of Two Atoms
本文报道了两个中性原子与单模光场强耦合的合作辐射的观测结果。通过对腔输出功率的监测，我们观察到了两个原子在一定相对距离下集体瑞利散射的相长干涉和相消干涉。由于腔对原子的反作用，相长双原子情况（$N=2$）的腔输出功率几乎等于单发射极情况（$N=1$），这与人们期望功率的$N^2$缩放的自由空间相反。这些影响的定量解释的经典模型，以及由量子力学模型的基础上迪克状态。我们提取原子位置处光场的相对相位信息，并采用先进的冷却来降低建设性和破坏性原子配置之间的跳跃率。因此，我们提高了对系统的控制，使涉及光学腔的两原子纠缠方案的实现成为现实。
2015-01-15 quant-ph
Collective strong coupling between ion Coulomb crystals and an optical cavity field: Theory and experiment
本文对离子库仑晶体与光腔场相干耦合的实验进行了详细的描述和理论分析。详细介绍了用于测量线性四极射频离子阱中大离子库仑晶体和中等高精细度腔的单场模式之间相干耦合率的各种方法。基于半经典方法的理论模型被应用于[P.F. Herskind等人，Nature Phys.5，494（2009）]和互补的新测量。一般情况下，理论和实验之间得到了很好的协议。
2012-02-06 quant-ph
Optical Bistability and Collective Behavior of Atoms trapped in a High-Q Ring Cavity
研究了高精细度环形腔中光晶格中原子的集体运动。在原子运动绝热性假设下，建立了系统动力学的简化理论模型。我们表明，在一个政权的每光子的光移倍的原子数超过腔共振的线宽，否则微小的反作用的原子上的光场成为系统的一个重要特征，引起色散光学双稳态的腔内场。一套完整的经典运动方程的解决方案证实了这些发现，但额外的非绝热现象的预测，例如自诱导径向呼吸振荡。我们比较这些结果与实验涉及激光冷却的85 Rb原子被困在一个光晶格内的环形腔的精细度为180000。对中等值的原子-腔相互作用进行的温度测量表明，强度噪声引起的加热保持在非常低的水平，这是我们进一步实验的先决条件。当我们在大的原子-腔相互作用值下工作时，我们观察到与我们的理论预测非常一致的双稳态和呼吸振荡。
2003-09-24 quant-ph
Back-action evading measurement of the collective mode of a Bose-Einstein condensate
本文从理论上研究了在振幅调制的泵浦光相干驱动下，囚禁在光腔中的相互作用原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）集体模的反作用回避测量。结果表明，对于一种特定的振幅调制的驱动激光器，可以测量广义正交的集体模式的BEC间接通过输出腔场与一个可以忽略不计的反作用噪声在良好的腔极限。然而，即使在坏腔极限下，测量的谐振附加噪声也被抑制在标准量子极限（SQL）以下。此外，测量精度可以通过原子碰撞的s波散射频率来控制。
2019-12-23 quant-ph
Quantum statistics of the collective excitations of an atomic ensemble inside a cavity
研究了高精细度腔中原子系综集体激发的量子统计特性。在大失谐量下，虚光子交换可以引起原子间的长程相互作用，从而产生关联激发。特别地，当平均光子数取一定值时，诱导的长程相互作用有效地抑制了双原子激发，使两个最近的能级发生简并，从而产生原子阻塞现象。当平均光子数达到几个临界点时，间接相互作用的原子系综发生了量子相变。从这个意义上说，集体激发的量子统计性质对平均光子数的变化非常敏感。我们的模型表现出量子相变类似的Lipkin-Meshkov-Glick模型。我们的建议可以在各种系统中实现，包括腔量子电动力学（QED），玻色-爱因斯坦凝聚体，和电路QED。
2012-02-08 quant-ph
Strong to ultra-strong coherent coupling measurements in a YIG/cavity system at room temperature
本研究在室温下实现了YIG板与3D重入腔从强耦合到超强耦合的测量，耦合率达12%-59%，并指出分析此类器件极化激元分支时的关键考量，实验结果与频域电磁有限元仿真高度吻合。
2023-04-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Capacitively coupled distinct mechanical resonators for room temperature phonon-cavity electromechanics
耦合的机电谐振器，可以独立驱动/检测，并很容易与外部电路集成是必不可少的探索机械模式的信号处理。在这里，我们提出了一个室温声子腔机电系统，由两个不同的谐振器：一个氮化硅机电鼓电容耦合到铝之一。我们证明机电诱导的透明度和放大的双音驱动方案，并观察声子腔力影响的机械阻尼率的两个可移动物体。我们还开发了一个基于线性耦合运动方程的分析模型，该模型捕获了经典极限下的光学机械特性，并能够定量拟合我们的测量结果。我们的研究结果开辟了新的可能性，在基于声子腔的信号处理的经典和潜在的未来在量子制度的研究。
2022-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-mediated collective laser-cooling of a non-interacting atomic gas inside an asymmetric trap to very low temperatures
在本文中，我们确定了一个多粒子声子期望值$ζ$的能力，诱导集体动力学的非相互作用的原子气体内的光学腔。然后，我们建议利用这个期望值，以提高激光冷却的许多原子通过一个循环的两阶段的过程，其中包括冷却和位移阶段。在冷却阶段，应用短激光脉冲。这些使用$ζ$作为资源，并将原子气体的振动能量降低固定量。随后的位移阶段利用捕获势的不对称性来补充多粒子声子期望值$ζ$。交替两个阶段的冷却过程中示出的原子气体转移到最终的温度消失在无限多的粒子限制。
2017-11-22 quant-ph
Optical self-cooling of a membrane oscillator in a cavity optomechanical experiment at room temperature
Università di Firenze（佛罗伦萨大学）；Institute of Materials for Electronics and Magnetism, Nanoscience-Trento-FBK Division（电子与磁性材料研究所，纳米科学-特伦托-FBK分部）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Trento Institute for Fundamental Physics and Application（意大利国家核物理研究所（INFN），特伦托基础物理与应用研究所）；CNR-INO（意大利国家研究委员会-光学研究所）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所，佛罗伦萨分部）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文在室温腔光力学实验中测试SiN膜振子的边带冷却极限，实现约100声子占据数的冷却效果，并指出激光经典噪声是进一步冷却的主要障碍。
2023-05-24 quant-ph
Implementation of Cavity Squeezing of a Collective Atomic Spin
利用铷-87原子与驱动光腔的相互作用，对激光冷却的铷-87原子稀系综的集体自旋进行了无条件压缩。由此产生的自旋不确定性区域的形状和大小可以通过一个简单的分析模型很好地描述[M.H.S.，身份证，V.V.，arXiv：0911.3936]通过两个数量级的有效相互作用强度，没有自由参数。我们确定性地产生的规范铷-87超精细时钟跃迁的度量相关的自旋压缩高达5.6（6）dB的状态。
2010-02-03 quant-ph
On Collective Effects in Cavity Quantum Electrodynamics
本文研究了在腔电动力学物理研究中所使用的微脉泽系统中集体效应的作用。我们把注意力集中在多原子相互作用对大时间关联的影响上。在低温下的捕获状态的外观上的检测效率和集体效应的影响也被发现是特别重要的。
2005-01-13 cond-mat.other quant-ph
Collective inhibition of light scattering from atoms into an optical cavity at a magic frequency
HUN-REN Wigner RCP（匈牙利科学院温格研究中心）；Department of Theoretical Physics, University of Szeged（塞格德大学理论物理系）；Department of Physics of Complex Systems, ELTE Eötvös Loránd University（罗兰大学复杂系统物理系）
研究在Rb原子D2线超精细结构中发现新的魔频，通过量子干涉和集体耦合抑制光散射到谐振腔，揭示了极子激发中的量子干涉机制。
2026-01-13 quant-ph
Single-photon generation at room temperature using molecular optomechanics in a hybrid photonic-plasmonic cavity
提出混合光子-等离子体腔中的单分子光力学结构，通过 g^2(0) 计算和量子路径干涉分析，证明弱耦合下可实现室温单光子发射。
2023-12-18 physics.optics quant-ph
Cavity antiresonance spectroscopy of dipole coupled subradiant arrays
一个$N$密集偶极耦合量子发射器阵列显示出具有特征可剪裁空间辐射图案的超辐射和亚辐射。相对于近共振光学腔模式的空间分布优化它们的几何形状和距离允许将散射到腔模式和自由空间中的光之间的比率增加几个数量级。这导致了一个明显的非线性粒子数标度的相干光-物质相互作用的相对强度与衰变。特别是，对于亚辐射态的集体协同性增加得比典型的线性$\propto N$标度的独立发射器快得多。这种非凡的集体增强表现在通过透射光谱在腔输出端口处可检测到的尖锐集体发射体反共振的强度和相位分布中。
2019-03-07 quant-ph
Collective effects between multiple nuclear ensembles in an x-ray cavity-QED setup
最近的几个实验表明，嵌入薄膜腔中的穆斯堡尔核的设置为X射线量子光学提供了一个有抱负的平台。在这里，我们概括了我们早期开发的这个平台的理论模型[Phys. Rev. A 88，043828（2013）]。理论描述扩展到多核系综和腔中的多模。虽然单独的扩展不会导致新的定性功能，它们的组合产生了不同的核合奏和不同的光谱特征之间的可观测量的合作效果。Roehlsberger等人的相关实验[Nature 482，199（2012）]被成功建模，用半经典方法导出的标度被再现，并且用我们的量子力学描述获得了对设置的微观理解。
2015-06-09 quant-ph
Cavity-enhanced photon indistinguishability at room temperature and telecom wavelengths
针对室温下电信波段单光子不可区分性难以实现的问题，提出利用光纤基微腔与单个纳米管缺陷的非相干良好腔耦合方案，使光子不可区分性较自由空间提升两个数量级以上，为优化非经典光源提供了有前景的策略。
2024-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Collective emission of an atomic beam into an off-resonant cavity mode
研究了原子偶极束集体发射到光学腔中的情况。我们的重点在于原子跃迁频率和腔共振频率之间的有限失谐的影响。通过发展耦合原子-腔动力学的理论描述，我们分析了包括超辐射相在内的静止原子构型，其中原子经历连续的单色集体发射。此外，我们推导出一个解析公式的腔牵引系数，其特征的位移的发射频率向腔频率。我们发现，如果腔线宽远大于原子束的集体线宽，则原子束对腔场的抽拉很小。这种机制对于构建稳定的激光器是期望的，因为发射频率对于腔长度波动是鲁棒的。此外，我们调查的原子相的稳定性，并比较我们的理论预测与数值结果。值得注意的是，我们还发现了多色发射机制，其中光谱具有几个频率分量，而光输出仍然是超辐射的。
2021-07-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Cavity-Free Distributed Quantum Computing with Rydberg Ensembles via Collective Enhancement
University of Nevada（内华达大学）
本文提出利用集体增强的 Rydberg 原子集群实现无腔量子网络协议，通过 Rydberg 阻塞、集体增强的光-物质耦合和相匹配的定向发射，实现高效分布式量子计算和安全通信。
2026-06-08 quant-ph
8E-17 fractional laser frequency instability with a long room-temperature cavity
我们提出了一种基于48厘米长的光学玻璃谐振腔的激光系统。大尺寸需要复杂的热控制和优化的安装设计。自平衡安装对于在所有方向上可靠地达到低于$Δν/ ν$ 2 E-10 /g的加速度灵敏度至关重要。此外，实现了从激光二极管附近的公共参考点到腔镜和到附加用户点（Sr时钟和频率梳）的光纤噪声消除。通过与其他腔稳激光器和锶晶格钟的比较，揭示了在1 s至1000 s的平均时间下低于1 E-16的不稳定性。
2015-03-31 physics.optics quant-ph
Collective vacuum-Rabi splitting with an atomic spin wave coupled to a cavity mode
本研究在冷铷原子系综中实现腔耦合自旋波与腔模的强耦合，测得量子域内自旋波到单光子转换效率高达0.75，并揭示了其与真空-拉比分裂的关系，为腔增强量子存储提供了优化条件。
2025-03-28 quant-ph
Enhanced Quantum Interface with Collective Ion-Cavity Coupling
我们制备了两个离子的最大纠缠态，并将两个离子耦合到光腔模式中。纠缠态的相位决定了离子与腔模的集体相互作用，也就是说，单个光子进入腔的发射是被抑制还是增强。通过调整这个相位，我们将离子-腔系统从亚辐射调谐到超辐射。然后，我们在两个离子的超辐射态编码一个量子比特，并表明，这种编码增强了量子信息到光子的传输。
2015-03-18 physics.atom-ph quant-ph
Collective strong coupling of cold atoms to an all-fiber ring cavity
实验研究了一种用于腔量子电动力学的环形全光纤腔系统。光纤腔包含一个介导原子-光相互作用通过倏逝场的双折射部分。我们观察到良好的解决，真空拉比分裂的腔透射谱在弱驱动限制由于集体增强的耦合率的原子内的倏逝场的合奏，我们提出了一个简单的理论模型来描述这一点。此外，我们还提出了一种利用晶体的热特性来控制和稳定谐振腔谐振频率的方法。
2017-02-23 physics.atom-ph quant-ph
Cavity Quantum Electrodynamics Effects with Nitrogen Vacancy Center Spins in Diamond and Microwave Resonators at Room Temperature
在低温微波谐振腔中研究了金刚石中氮空位中心自旋的腔量子电动力学（C-QED）效应，如Rabi分裂、Rabi振荡和超辐射。在这篇文章中，我们探讨了在室温下实现强集体耦合的可能性以及由此产生的自旋系综C-QED效应。热环境对单个自旋的热激发导致具有低对称性和降低的集体自旋-微波场耦合的集体Dicke态的布居。然而，我们的模拟表明，热激发可以通过光学泵浦的自旋冷却补偿。由此产生的具有更高对称性的Dicke态的布居意味着与当前可用的高质量谐振器的强耦合，并且使室温下的C-QED效应在量子传感和量子信息处理中具有潜在的应用。
2021-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Collective Suppression of Linewidths in Circuit QED
我们报告的实验观察，和理论解释，集体抑制线宽的多个超导量子位耦合到一个好的腔。这证明了强量子位-腔耦合可以显着修改单个量子位可能预期的失相和耗散过程，并且可以潜在地改善多体电路QED中的相干时间。
2013-02-04 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
Collective Dissipative Molecule Formation in a Cavity
我们提出了一种从超冷原子实现高产率分子形成的机制。原子对被激光连续地激发，并且通过耦合到损耗腔模式而诱导集体衰减到分子基态。使用分析和数值技术的组合，我们证明，分子产量可以通过简单地增加原子的数量来提高，并可以克服效率的国家的最先进的关联方案。我们讨论了现实的实验设置双原子极性和非极性分子，开放集体轻物质相互作用作为量子态工程，增强分子形成，集体动力学和腔介导的化学工具。
2020-10-27 cond-mat.quant-gas quant-ph
Collective rotational cat states of molecules in microwave cavities
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Department of Physics, Villanova University（维拉诺瓦大学物理系）
理论证明极性分子系综与微波腔耦合可产生混合旋转-光子猫态，利用集体强耦合的色散极限中的有效Kerr非线性实现。
2026-06-24 quant-ph
Observation of a room-temperature oscillator's motion dominated by quantum fluctuations over a broad audio-frequency band
本文报道了在室温下，在与引力波探测器相关的宽频率范围内，光机械腔中量子辐射压力噪声（QRPN）的宽带测量。我们表明，QRPN驱动的运动的高反射率的单晶微谐振器，它作为一个法布里-珀罗腔的镜子。在我们的测量中，QRPN在10 kHz和50 kHz之间的所有其他噪声中占主导地位，并且与腔内循环功率的预期一致。的微谐振器，最大的噪声源旁边的QRPN的热噪声的测量和示出同意从200 Hz到30 kHz的结构阻尼模型。通过观察QRPN在音频波段的影响，我们现在有了一个研究技术的试验平台，以减轻反作用，如变分读出和压缩光注入，可用于提高引力波探测器的灵敏度。
2018-02-27 quant-ph
Collective spin systems in dispersive optical cavity QED: Quantum phase transitions and entanglement
我们提出了一个腔QED装置，它实现了一个耗散的Lipkin-Meshkov-Glick模型-一个相互作用的集体自旋系统。通过改变外部模型参数，系统可以经历一阶和二阶量子相变，这是由腔输出场特性，如探测激光透射光谱的急剧变化所表示的。稳态纠缠对原子之间示出的峰值在临界点，并可以通过实验确定适当的测量腔输出场。在相变附近的纠缠动力学也表现出明显的变化。
2008-05-07 cond-mat.other quant-ph
Collective effects in the dynamics of driven atoms in a high-Q resonator
研究了N个相干驱动二能级原子与光腔耦合的量子动力学。在强耦合区，原子散射产生的腔场与原子上的泵浦光发生破坏性干涉。这抑制了原子激发，甚至对于强驱动场也防止了原子饱和，而稳态腔内场振幅几乎与原子数无关。干涉效应的大小取决于激光和腔场之间的失谐和相对原子位置，并且对于放置在腔模的波腹处的原子的波长间隔晶格是最强的。在这种情况下，在每个原子附近产生三维强度最小值。在这种状态下，自发发射被抑制，并且主要的损耗通道是腔衰减。即使腔线宽大于原子的自然宽度，通过足够大数量的原子的合作作用，也可以恢复强干涉。这些结果提供了一个新的关键，以了解最近的集体腔冷却实验，并可能允许实现快速定制的原子-原子相互作用，以及非微扰粒子探测非常小的能量转移。
2007-03-20 quant-ph
Engineering tunable decoherence-free subspaces with collective atom-cavity interactions
提出在耗散原子-腔系统中利用三能级原子和可调外部驱动激光器，将系统转移至高度简并的多维含时无消相干子空间以制备高度纠缠纯态，并开发绝热捷径实现比标准方法更高纯度与保真度的演化。
2025-04-04 quant-ph
Numerical optimization of a nanophotonic cavity by machine learning for near-unity photon indistinguishability at room temperature
室温（RT），在芯片上确定性产生不可分辨光子耦合到光子集成电路是量子光子应用的关键。然而，由于大多数确定性单光子源（SPS）的固有失相，在RT下难以获得高的不可分辨性（I）。在这里，我们对混合缝隙布拉格纳米光子腔的设计和优化进行了数值演示，该腔在RT下为各种单光子发射器实现了理论上接近1的I和高耦合效率（\b{eta}）。我们的数值模拟预测的模式体积在10-3（λ/2n）3的顺序，允许强耦合的量子光子发射器，可以异质集成。我们表明，高I和\b{eta}应该是可能的微调的品质因数（Q）取决于单光子发射器的固有特性。此外，我们基于深度神经网络和遗传算法（GA）的组合进行机器学习优化，以进一步将模态体积减少近三倍，同时放松强耦合所需的狭槽宽度的严格尺寸。优化的器件具有20 nm的槽宽。该设计要求制造分辨率在当前最先进技术的极限内。此外，高I和\b{eta}的条件要求量子发射器的定位精度在纳米级。虽然该提议不是一个可扩展的技术，但它可以适用于单光子操作的实验演示
2022-04-11 quant-ph
Strong Optomechanical Coupling at Room Temperature by Coherent Scattering
系统的量子控制要求对量子态的操纵比任何退相干速率都要快。对于介观系统，迄今为止只有少数低温系统达到了这一点。量子控制的一个重要里程碑是所谓的强耦合区，在腔光力学中，强耦合区对应于大于腔衰减率和机械阻尼的光机械耦合强度。在这里，我们展示了在室温下悬浮的二氧化硅颗粒和高精细光学腔之间的强耦合机制。通过采用相干散射而不是直接驱动腔来实现法向模分裂。这里实现的耦合强度接近腔线宽的三倍，深入到强耦合区。进入强耦合区是在室温下实现介观物体量子控制的重要一步。
2021-01-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
