Optomechanical Multi-Mode Hamiltonian for Nanophotonic Waveguides
我们开发了一个系统的方法来推导量子光学多模哈密顿的光子和声子在纳米光子介电材料的相互作用，通过微扰理论的电磁哈密顿量。哈密顿量涵盖了辐射压力和电致伸缩相互作用的平等地位。作为一个典型的例子，我们将我们的方法应用到一个圆柱形纳米波导，并推导出一个布里渊量子光力学的哈密顿描述。我们分析表明，在纳米波导辐射压力占主导地位的电致伸缩，与最近的实验。计算的光子-声子耦合参数被用来推断斯托克斯布里渊散射的增益参数，与实验观察符合得很好。
2016-08-03 physics.optics quant-ph
Single-photon transport in a one dimentional waveguide coupling to a hybrid atom-optomechanical system
从理论上研究了在强光机耦合条件下，耦合到原子光机混合系统的单模波导中的单光子输运。利用全量子实空间方法，得到了单光子在波导中传输的透射系数和反射系数。研究了原子-腔失谐量和原子的耗散对输运的影响。有趣的是，所获得的光谱特征可以揭示这个混合系统中的强光-物质相互作用。
2013-08-06 quant-ph
Optical coupling to nanoscale optomechanical cavities for near quantum-limited motion transduction
作为量子实验和经典计量学的测试平台的芯片级腔光学机械装置的发展中的一个重大挑战在于将来自纳米级光学模体积的光耦合到传统的光学元件，例如透镜和光纤。在这项工作中，我们展示了一个高效率，单面光纤耦合平台的光机械腔。通过在光子晶体拉链腔和固定光纤之间引入一个绝热波导锥来实现单模转换，在腔谐振波长为1538nm处，实现了52%的腔内光子收集效率。在3.3 MHz的基本面内机械共振的位移波动的光学平衡零差测量表明，不精确的噪声地板在于一个因素的2.8以上的标准量子限制（SQL）连续位置测量，与预测的总增加噪声的1.4声子在最佳的探测功率。极低的测量噪声和强大的光纤对准的组合提出了对这些类型的集成微光机械腔的单声子灵敏度的重大进展。
2013-02-07 physics.optics quant-ph
Controlling photothermal forces and backaction in nano-optomechanical resonators through strain engineering
Center for Nanophotonics, AMOLF（AMOLF光子学中心）；Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer（雷纳托·阿切尔信息技术中心）
通过纳米尺度结构设计，实现对纳米光学机械谐振器中光热力和辐射压力力的精确控制，以优化系统性能。
2025-12-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Waveguide quantum optomechanics: parity-time phase transitions in ultrastrong coupling regime
我们发展了一个严格的理论框架，在波导量子电动力学（QED）的量子比特的机械振荡驱动的相互作用引起的现象。具体来说，我们预测，最简单的设置两个量子比特，谐波捕获在光波导，使量子光机械相互作用的超强耦合制度。此外，系统的固有开放性质和强光机耦合的组合导致出现宇称-时间（\PT）对称性，这对于没有人工设计增益和损耗的纯量子系统来说是非常意外的。$\mathcal{PT}$的相变驱动长寿命的亚辐射态，可观察到的国家的最先进的波导QED设置。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Electromechanical Brillouin scattering in integrated optomechanical waveguides
在著名的受激布里渊散射（SBS）过程中，材料中的自发声学声子被激光激发并将激光散射成斯托克斯边带。SBS在光纤中变得更加明显，并已被利用来放大光信号，甚至实现激光发射。SBS的开发最近在集成光子学平台上激增，因为波导中光子和声子的同时限制导致急剧增强的相互作用。代替被光激励，相干声子也可以以非常高的效率被机电激励，如在射频声学滤波器中所利用的。在这里，我们展示了机电激发布里渊散射集成光机械波导的压电材料氮化铝（AlN）。用纳米制造的机电换能器激发频率为16 GHz的声学声子，以将波导中的反向传播光子散射成单个反斯托克斯边带。研究表明，布里渊散射的相位匹配条件可以通过改变光波长和声波频率来实现可调谐单边带调制。结合布里渊散射光子学与纳米机电系统，我们的方法提供了一个有效的微波和光学光子之间的接口，这将是重要的微波光子学和潜在的量子转导。
2019-05-09 physics.optics quant-ph
Quantum Nonlinear Optics with a Germanium-Vacancy Color Center in a Nanoscale Diamond Waveguide
我们展示了一个量子纳米光子学平台的基础上锗空位（GeV）的色心在光纤耦合金刚石纳米光子波导。我们表明，GeV的光学跃迁具有高的量子效率，并在这样的纳米光子结构的寿命几乎加宽。这些属性产生波导光子和单个GeV之间的有效接口，而无需使用腔或慢光波导。结果，单个GeV中心在单次通过中在谐振时将波导传输减少$18 \pm 1\%$。我们使用纳米光子干涉仪进行零差探测的GeV共振荧光。通过探测输出光场的光子统计，我们证明了GeV波导系统在单光子水平上是非线性的。
2017-06-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Theory of Continuum Optomechanics
我们提出了连续光力学的基本成分，即适当的扩展腔光力学概念的光子和声子的相互作用在一个扩展的波导。我们介绍了一个真实的空间图片，并认为耦合项可能会出现在领先的空间导数。这幅图使我们能够讨论量子噪声、耗散和波导入口处的正确边界条件。连接到光学机械阵列以及在波导中的布里渊散射理论的突出。我们确定了“强耦合制度”的连续光力学，可能在未来的实验中访问。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Nanoscale atomic waveguides with suspended carbon nanotubes
我们提出了一种实验上可行的实现一维超冷原子气体在纳米磁波导由单双钳悬浮碳纳米管形成。我们发现，所有常见的退相干和原子损失机制都很小，保证了陷阱的稳定运行。由于碳纳米管中极大的电流密度在空间上是均匀的，我们提出的架构可以克服原子云碎片化的问题。添加第二纳米线允许创建具有适度隧穿势垒的双阱电势，这对于隧穿和干涉实验是期望的，具有隧穿距离在纳米范围内的优点。
2005-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonreciprocal single-photon frequency converter via multiple semi-infinite coupled-resonator waveguides
我们提出利用多个半无限耦合谐振腔波导（CRW）构造非互易单光子频率转换器。我们首先证明了一个单光子的频率可以通过两个CRW，这是间接耦合的两个非简并力学模式的光机械相互作用的非相干转换。基于这种非互易性，提出了两种不同的单光子环行器在T形波导中的三个半无限CRW，这是成对耦合的光机相互作用。一个环形器是由两个非简并的机械模式，提出了另一个是由三个非简并的机械模式。通过打破时间反演对称性，诱导了非互易单光子频率转换，得到了非互易频率转换的最佳条件。这些建议可以用来实现非互易频率转换的单光子在任何两个不同的波导具有不同的频率，他们可以允许动态控制的频率转换的方向，通过调整外部驱动激光器的相位，这可能有多方面的应用在混合量子网络。
2017-08-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanically induced transparency and cooling in thermally stable diamond microcavities
金刚石腔光机械器件为基于光子、声子和自旋之间的相干耦合的量子技术带来了巨大的希望。这些器件受益于金刚石的特殊物理特性，包括其低机械耗散和光吸收。然而，这些设备的纳米尺度和机械隔离可以使它们容易受到热光不稳定性时，在高腔内场强度需要实现相干光子-声子耦合操作。在这项工作中，我们克服了这些影响，通过工程设备的几何形状，使操作与大光子数在以前的热不稳定制度的红色失谐。我们证明了光机械诱导透明与合作系数> 1和正常模式冷却从300 K到60 K，并预测这些设备将使相干光机械操纵的钻石自旋系统。
2017-12-04 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Phonon-Polaritons in Nanoscale Waveguides
研究了纳米线波导中的布里渊诱导不透明现象和纳米环波导中的布里渊诱导透明现象。为了深入理解这种现象，需要声子极化激元的概念。声子-极化激元是在强耦合状态下通过受激布里渊散射获得的光子和声子的相干叠加。声子-极化激元的形成可以通过线性光谱观察到，线性光谱在这里使用输入-输出形式主义计算。对于线性波导，声子极化激元的特征在透射谱中表现为具有不透明间隙的两个峰，而对于环形波导，声子极化激元的特征在透射谱中表现为具有透明间隙的两个谷。
2018-07-15 quant-ph
Phonon Quantum Nondemolition Measurements in Nonlinearly Coupled Optomechanical Cavities
在腔光学力学领域，声子数的量子非破坏（QND）测量的建议提供了一个有前途的途径，人们可以通过它来研究纳米机械谐振器的量子性质。在这里，我们调查这些QND测量的光学机械系统，其中二次耦合出现由于共享的对称性之间的一个单一的光学谐振和机械模式。我们建立了一个宽松的限制量的线性耦合，可以存在于这种类型的系统，同时仍然允许一个QND测量Fock状态。这种新的条件使光学机械QND测量，可用于探测介观力学Fock态的退相干，为量子坍塌理论提供了实验测试平台。
2018-09-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Transmission of Photonic Quantum Polarization Entanglement in a Nanoscale Hybrid Plasmonic Waveguide
光子量子技术由于其高速传输和优异的低噪声特性，在量子信息科学中得到了广泛的研究。然而，由于衍射极限的限制，基于光子纠缠的应用受到限制。在这项工作中，我们首次证明了在由光纤锥和银纳米线组成的纳米级混合等离子体波导中量子偏振纠缠的保持。整个波导中的传输态与最大偏振纠缠态Φ+的保真度为0.932。此外，进行Clauser、Horne、Shimony和Holt（CHSH）不等式检验，结果为2.495+/-0.147 > 2，表明违反了隐藏变量模型。由于等离子体波导将有效模面积限制在亚波长范围内，它可以作为纳米光子学和量子光学的桥梁，可以作为近场量子探针应用于量子近场微纳显微镜中，实现高空间分辨率、超灵敏、光纤集成和等离子体增强探测。
2015-04-09 physics.optics quant-ph
Slowing and stopping light using an optomechanical crystal array
实现光的全光信息处理所需的主要进展之一是以快速可调方式延迟或相干存储和检索光信息的能力。在经典域中，这种光缓冲被期望成为管理复杂光网络上的信息流的关键成分。这种系统对量子信息处理也有深远的影响，可以作为长期存储器存储光脉冲中包含的全部量子信息。在这里，我们提出了一种新的方法，光存储涉及光波导耦合到光机械晶体阵列，在波导中的光可以动态地和相干地转移到长寿命的机械振动的阵列。在现实条件下，该系统是能够实现大带宽和存储/延迟时间在一个紧凑的，片上平台。
2010-11-21 physics.optics quant-ph
A Hamiltonian treatment of stimulated Brillouin scattering in nanoscale integrated waveguides
本文提出了一种多模哈密顿方程来求解光波导中的光声相互作用问题。我们建立了一个哈密顿表示的声场，然后引入一个完整的系统与一个简单的光声耦合，包括光弹/电致伸缩和辐射压力/移动边界效应。海森堡运动方程用于获得耦合模方程的量子化包络运营商的光场和声场。我们表明，得到的耦合系数与以前建立的耦合系数一致，但我们的形式主义比以前的工作[C. Wolff等人，Physical Review A 92，013836（2015）]。
2015-09-03 physics.optics quant-ph
Quantum State Transfer Between Distant Optomechanical Interfaces via Shortcut to Adiabaticity
我们提出了一个协议，以实现快速高保真量子态传输之间的远程光机械接口连接的连续波导。该方案包括三个步骤：两个加速绝热过程加入一个人口转换过程。与传统的绝热技术相比，我们的方法在更短的时间内达到了更高的传输保真度。数值结果表明，在耗散系统中，该传输方案的保真度主要取决于传输速率和波导与腔体的耦合强度。通过反转脉冲序列，可以实现双向传输，这表明有可能建立量子网络。
2021-10-31 quant-ph
Nonlinear optomechanical paddle nanocavities
非线性光机耦合是量子光机中许多潜在的未来实验的基础（例如，量子非破坏测量、非经典状态的制备），由于在典型的光学机械设备中的小的非线性，迄今为止这些技术难以实现。本文介绍一种强非线性光机耦合、低质量、大模间距的光机系统。该纳米级“桨状纳米腔”支持具有数百fg质量的机械共振，其以二次光机械耦合系数$g^{(2)} > 2π\times400$ MHz/nm $^2$和双声子到单光子光机械耦合速率$Δω_0 > 2π\times 16$ Hz非线性地耦合到光学模式。这种耦合依赖于强的声子-光子相互作用的结构，其光学模式谱是高度非简并的。在这些设备中的热驱动运动的非线性光学机械读出应该是可观察的T $> 50 $ mK，声子散粒噪声的测量是可以实现的。这表明，可以实现强非线性效应，而不依赖于近简并光学模式之间的耦合，从而避免了在两个模式系统中存在的寄生线性耦合。
2015-02-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Large Bragg Reflection from One-Dimensional Chains of Trapped Atoms Near a Nanoscale Waveguide
我们报道了在一维纳米波导附近捕获的冷原子阵列的大布拉格反射的实验观察。通过使用一个光晶格在倏逝场周围的周期几乎相称的共振波长的电光晶体，我们观察到高达75%的反射率的导模。每个原子都表现为部分反射镜，并且大约2000个原子的有序链足以实现有效的布拉格镜。测量的反射光谱作为一个功能的晶格周期和探测偏振的报告。后者显示了纳米级波导的手征特性对这种反射的影响。在耦合到自旋系统的一维波导中控制光子传输的能力将使新的量子网络能力和对远程相互作用产生的多体效应的研究成为可能。
2016-09-23 physics.atom-ph 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
Squeezed States of Coupled Photons and Phonons in Nanoscale Waveguides
我们研究了在纳米波导中利用受激布里渊散射产生光子-声子纠缠态。从多模光子-声子相互作用哈密顿量出发，在有泵浦场存在的情况下，得到了表征光子-声子对产生和湮灭的压缩型哈密顿量。哈密顿量的Bogoliubov本征态是传播光子和声子的相干混合，在集体求积算符的不确定性中表现出压缩特性。光子分量的测量可以提供所需的单个声子的可控源。
2019-04-05 quant-ph
Laser noise in cavity-optomechanical cooling and thermometry
我们回顾和研究量子和经典波动的作用，在最近的腔光学机械实验，现在已经达到了量子制度（机械声子占有率< 1），使用解决边带激光冷却。特别是，激光噪声加热的机械谐振器和光学转换的机械光谱的形式，修改量子和经典的激光噪声挤压，在各种测量条件下导出。利用这一理论，我们分析了我们最近的基态激光冷却和动态边带不对称实验与纳米光机械晶体谐振器。
2012-10-09 physics.optics quant-ph
Rigorous analysis of Casimir and van der Waals forces on a silicon nano-optomechanical device actuated by optical forces
在这篇文章中，我们严格分析的色散力（卡西米尔和范德华力）的影响的纳米光学机械设备的基础上的硅波导和二氧化硅衬底，周围的空气和驱动的光学力。色散力的计算使用修改的Lifshitz理论，以考虑到器件的厚度和材料的介电常数，这是从实验获得的光学数据，并通过严格的三维FDTD模拟验证。我们还考虑到波导的机械非线性，这是由于其相对于其厚度的大偏转，由于纳米器件的尺寸。非线性力学分析模型也验证了使用三维有限元模拟。我们的研究结果表明，在适当的设计条件下，有可能达到一个没有拉在临界点，由于只有光的力量，因此，在原则上，这将是可能的，仅通过控制光功率来控制设备的总偏转。然而，色散力通常对器件施加临界点的拉力，并在波导和衬底之间建立最小的初始间隙。此外，我们表明，可以利用几何非线性效应，以避免或尽量减少拉，因此，设备崩溃。
2017-08-01 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.comp-ph
Localized vibrational modes in waveguide quantum optomechanics with spontaneously broken PT symmetry
我们从理论上研究了两个振动的量子发射体被困在一维波导附近并与传播的光子相互作用。我们证明，在政权的强光机相互作用的光致耦合的发射器振动可以导致形成的空间局域化的振动模式，表现出宇称-时间（PT）对称性破缺。这些局域振动可以解释为准经典能谱中的拓扑缺陷。
2021-06-29 physics.optics quant-ph
Slowing light with a coupled optomechanical crystal array
本文研究了光在由倏逝耦合光机械晶体阵列组成的谐振腔光波导中的传播。在强驱动极限下，系统的哈密顿量可以线性化和对角化。在这种情况下，我们得到的极化激元，它是由光子的相互作用和机械谐振腔的集体激发。通过分析极化激元的色散关系，我们发现可以通过改变相关参数来控制能带结构。有人提出，一种可工程化的能带结构可以用来减慢和阻止光脉冲。
2012-02-09 physics.optics quant-ph
Air mode silicon nitride photonic crystals and their application to nonlinear quantum optomechanical sensing
纳米尺度光子晶体腔光学机械装置使得能够以足以观察量子效应的灵敏度检测纳米机械现象。在这里，我们提出了一个一维的空气模式的光子晶体腔图案化的氮化硅纳米梁的设计，并表明它形成的基础上，腔光学机械分裂光束和桨式纳米腔器件的力检测和非线性量子传感。该器件的空气模式对于光机械耦合是有利的，同时也具有较高的光学品质因数$Q_o\sim 10^6$，尽管其接近于光线并且氮化硅的折射率相对较低。由该器件实现的桨状纳米腔具有二次耦合系数$g^{(2)}/2π$ ~=~10~MHz/nm $^{2}$，并在量子光力学实验的背景下分析了它们的性能。
2019-05-08 physics.optics quant-ph
Singe-photon multi-ports router based on the coupled cavity optomechanical system
提出了一种利用光机械腔与波导耦合实现单光子多端口路由器的方案。结果表明，耦合的两个光机械腔可以产生光子阻塞效应，这是由三模相互作用的干涉产生的。计算了单光子沿系统的传播。结果表明，在多端口系统中，由于辐射压力的作用，单光子可以被控制，这对构建量子网络是有益的。
2016-10-18 quant-ph
Realising Einstein's mirror: Optomechanical damping with a thermal photon gas
1909年，爱因斯坦描述了黑体腔内的镜子通过与热光子碰撞而热化。虽然即使是微米级或纳米级物体的运动热化的时间是如此之长，它是不可行的，我们表明，它是使用高强度的光从一个放大的热光源具有明确的化学势。我们预测阻尼的质心运动由于这种影响的时间尺度上的秒的小光学机械系统，如悬浮的纳米粒子，允许实验观察。
2021-06-14 physics.atm-clus physics.optics quant-ph
The Formation of Photon-Molecules in Nanoscale Waveguides
我们研究了纳米线内光子相互作用系统中光子束缚态的形成。光子通过主要由于辐射压力而沿着波导诱导的振动模式的交换而相互作用。本文用T矩阵近似下的围道格林函数形式处理多体光子问题。T矩阵的复极点是光子分子出现的标志。这种奇异性的分析提供了临界温度，在该温度下，T矩阵近似被打破，光子分子出现。对于强相互作用的慢光子，光子分子波函数的振幅在纳米线内部获得显著的量子非线性相位。光子束缚态可以作为量子逻辑门用于量子信息处理，例如，对于$π$相移，光子分子被示出为用作Z控制门。
2021-12-03 quant-ph
Light Scattering From an Atomic Array Trapped Near a One-Dimensional Nanoscale Waveguide: a Microscopic Approach
原子阵列和一维亚波长波导的耦合产生了有趣的光子输运性质，例如最近的大布拉格反射的实验演示，并为量子非线性光学领域的各种潜在应用铺平了道路。在这里，我们提出了一个理论分析的过程中，单光子散射在这种配置使用一个完整的微观方法。基于这种形式主义，我们分析了不同的散射通道从有序或无序阵列的光谱依赖性。该方法完全适用于简并基态能级结构的准一维多能级原子阵列的单光子散射。我们的方法提供了一个重要的框架，不仅包括瑞利，但也拉曼通道的合作散射过程的微观描述。
2017-11-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Ultra-low loss piezo-optomechanical low-confinement silicon nitride platform for visible wavelength quantum photonic circuits
University of Arizona（亚利桑那大学）；Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
本文提出了一种超低损耗的低约束硅氮化物平台，用于实现可见光波长的高性能量子光子电路，解决了可扩展性和主动功能的挑战。
2026-08-31 physics.optics quant-ph
Two-Dimensional Optomechanical Crystal Cavity with High Quantum Cooperativity
光机系统为量子信息处理和量子传感提供了新的机会。许多固态量子器件在毫开尔文温度下工作-然而，由于其有限的热导和寄生光吸收，在这些超低温下操作纳米级光机械器件已被证明具有挑战性。在这里，我们展示了一个二维光机械晶体谐振器，能够实现大的协同性$C$和小的有效浴占用$n_b$，导致在连续波光驱动下的量子协同性$C_{\text{eff}}\equiv C/n_b \approx 1.3 > 1$。这是通过使用二维声子带隙结构来容纳光机械腔来实现的，同时隔离带隙中感兴趣的声学模式，同时允许通过带隙外部的声子模式去除热量。这一成就为需要量子相干光机械相互作用的各种应用铺平了道路，例如能够在微波频率超导量子线路和光纤网络中的光子之间进行量子态双向转换的换能器。
2019-10-07 physics.optics quant-ph
Programmable Synthetic Magnetism and Chiral Edge States in Nano-Optomechanical Quantum Hall Networks
本研究在纳米光机械谐振器网络中通过激光驱动诱导合成磁场，实验实现了可重构的量子霍尔式手性边缘态，并展示了单向声学传输，为纳米尺度拓扑声子相控制提供了新方法。
2025-01-31 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Pulsed excitation dynamics of an optomechanical crystal resonator near its quantum ground-state of motion
使用脉冲光激发和读出以及单声子计数技术，我们测量的瞬态反作用，加热，和阻尼动力学的纳米级硅光机械晶体腔安装在稀释冰箱在基础温度为11 mK。除了观察到光吸收诱导的热声子浴的缓慢（~ 740 ns）开启时间外，我们测量了5.6GHz的“呼吸”声学腔模式的初始声子占有率低至0.021 ± 0.007（模式温度= 70 mK）和328 ± 14 Hz的固有机械衰减率（机械Q因子= 1.7 × 10^7）。这些测量结果表明，尽管存在稳态光学加热，但使用短脉冲测量用于各种量子光学机械应用的可行性。
2015-03-17 physics.optics quant-ph
Spinning giant optomechanical cavity with nonreciprocal self-interference
ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO光子科学研究所，巴塞罗那科学与技术研究院）
该研究构建了与蜿蜒波导多点耦合的旋转巨型光机械腔，利用其非互易自干涉机制，在单/双音驱动下实现相位可控及非互易的声子冷却、机械模式稳态压缩，为非互易量子效应提供了新途径。
2026-08-25 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
On-chip excitation of single germanium-vacancies in nanodiamonds embedded in plasmonic waveguides
量子发射器在纳米级等离子体电路中的单片集成需要能够将光限制在远低于衍射极限的低损耗等离子体配置。我们展示了在芯片上远程激发纳米金刚石嵌入单量子发射器的等离子体模式的电介质脊顶部胶体银晶体。纳米金刚石被生产为包含单个锗空位（GeV）中心，提供适用于高度集成电路的明亮、光谱窄且稳定的单光子源。使用电子束光刻与氢硅倍半氧烷（HSQ）抗蚀剂，介电负载的表面等离子体激元波导（DLSPPWs）制造的单晶银板，以便包含那些被发现具有适当的单GeV中心的旋转铸造的纳米金刚石。低损耗等离子体配置使得532 nm泵浦激光能够在DLSPPW中在芯片上传播，并到达嵌入式纳米金刚石，其中包含单个GeV中心。远程GeV发射极由此被激发并耦合到空间受限的DLSPPW模式，由于约6倍的Purcell增强，约56%的耦合效率和约33 μm的传输长度，具有出色的品质因数180，揭示了我们的方法在芯片上实现纳米级功能量子器件的潜力。
2018-01-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
A short walk through quantum optomechanics
本文简要回顾了量子光学力学的基础物理，并概述了它的一些最新发展和当前的重点领域。它首先概述了腔光机械冷却的基本理论，并给出了一个简短的状态报告的实验状态的最先进的。然后，它转向操作的光机械振荡器的深量子制度，并涵盖了量子态的制备，控制和表征，包括机械压缩和脉冲光力学的选择方面。随后讨论了利用超冷原子样品而不是纳米级系统的“自下而上”方法。它的结论是一个展望，主要集中在量子光学机械系统的功能化及其在计量应用的承诺。
2012-10-12 physics.optics quant-ph
High-Efficiency Low-Noise Optomechanical Crystal Photon-Phonon Transducers
针对低温下光吸收热噪声限制光力学晶体重子转换器性能的问题，研究人员提出侧面耦合机械分离光波导的二维硅OMC谐振器方案，大幅降低加热速率，实现高转换效率与低附加噪声，推动量子极限微波光转换与光控量子声存储器发展。
2024-06-22 physics.optics quant-ph
High Q-factor diamond optomechanical resonators with silicon vacancy centers at millikelvin temperatures
本文在毫开尔文温度下实现了金刚石光机械晶体中 6 GHz 声学模式线宽 13 kHz（Q 值约 44 万）的纪录，并研究了硅空位中心的光学与自旋特性，为构建相干自旋-声子界面奠定基础。
2023-10-28 physics.optics quant-ph
A microelectromechanically controlled cavity optomechanical sensing system
微机电系统（MEMS）已被应用于物理、化学、生物和医学等领域的许多测量问题。与此同时，腔光学机械系统已经实现了纳米级物体的量子极限位移灵敏度和基态冷却。通过将一种新型的腔体光机结构集成到致动MEMS传感平台中，我们展示了一种具有高质量因子干涉仪读出、两个数量级的光机耦合电调谐和可通过反馈调节的机械传递函数的系统。该平台分离了光学和机械组件，允许为特定的科学和商业应用进行灵活的定制。我们仅用250 nW的光功率发射到传感器中，就实现了4.6 fm/Hz^1/2的位移灵敏度和53 aN/Hz^1/2的力灵敏度。冷阻尼反馈用于将传感器的热机械振动减少3个数量级，并将传感器带宽加宽大约相同的因子，达到\approx 40 kHz的基频的两倍以上。接近标准量子极限的读出灵敏度与MEMS致动相结合，形成一个完全集成、紧凑、低功耗、稳定的系统，与Si批量制造和电子集成兼容。
2012-04-04 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Optomechanical quantum bus for donor spins in silicon
University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学）；University of Turku（图尔库大学）
本研究提出利用硅基光学机械结构实现供体自旋的量子总线，实现高保真度双量子比特门和电信波长光学读取。
2026-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multicone Diamond Waveguides for Nanoscale Quantum Sensing
本文通过将单个NV中心耦合到优化的多锥金刚石纳米柱波导结构，提高了荧光收集效率，显著改善了光学自旋读出的信噪比，并兼容长工作距离光学系统以提升扫描空间分辨率。
2023-06-05 quant-ph
Microwave-controlled optical double optomechanically induced transparency in a hybrid piezo-optomechanical cavity system
提出了一种在压电-光机械混合腔系统中产生微波控制的光学双光机械诱导透明（OMIT）的方案，该方案将压电光机械晶体AlN-纳米梁谐振器置于超导微波腔中，AlN-纳米梁谐振器可以同时被通过辐射压力产生的光场和通过压电相互作用产生的微波场驱动.结果表明，在强泵浦光场通过光波导作用于光机晶体谐振腔，强激励微波场作用于超导微波谐振腔的情况下，在弱输出探测场中可以观察到双OMIT窗口。其机理是该系统可形成N型四能级系统，当相应能级上施加两个驱动场和一个探测场时，在不同能级通道间的量子干涉作用下，三阶非线性吸收被相长量子干涉增强，而线性吸收被相消量子干涉抑制，结果，产生双OMIT窗口。我们的方案可用于实现固态量子系统中的高速光开关、高分辨率光谱学、相干布居数俘获或量子信息处理。
2018-07-03 quant-ph
Quantum coherent control in pulsed waveguide optomechanics
在波导系统中对传播的声激励进行相干控制是一种有趣的操纵和再现经典和量子信息的方法。到目前为止，这些相互作用，通常是基于光机械谐振器或布里渊散射，已经研究了在稳态政权使用连续波。然而，波导实验往往是基于光泵脉冲，需要在一个动态的框架处理。在本文中，我们提出了一个有效的哈密顿形式主义的动态制度，使用光脉冲，链接波导光学力学和腔光学力学，它可以用于经典和量子制度，包括量子噪声。在此基础上，在非耗尽假设下给出了耦合模方程的封闭解，并发现在电流布里渊波导中，利用脉冲可以达到强耦合区。我们进一步研究了波导光力学中的几个可能的实验，包括基于布里渊的相干传输，布里渊冷却和光声纠缠。
2022-04-04 quant-ph
Quantum state transfer via acoustic edge states in a 2D optomechanical array
我们提出了一种新的混合平台，其中固态自旋量子比特耦合到二维阵列的光机械纳米腔的声学模式。耦合光机械腔的先前研究表明，在强光驱动场的存在下，光子-声子相互作用和它们各自的腔间跳跃之间的相互作用允许产生声和光的拓扑相位。特别是，机械模式可以进入陈氏绝缘体阶段的时间反演对称性被打破。在这种情况下，我们利用强大的声学边缘状态作为手性声子波导，并描述了位于遥远的腔体中的自旋量子比特之间的状态传输协议。我们分析了该协议的相关系统参数的函数的性能，并表明，高保真度和纯单向量子态传输可以在实验现实的条件下实现。作为一个具体的例子，我们讨论了这样的拓扑量子网络在金刚石为基础的光机械晶体中的点缺陷，如硅空位中心耦合到手性声通道通过应变的实现。
2019-07-09 quant-ph
Impact of the Central Frequency of Environment on Non-Markovian Dynamics in Piezoelectric Optomechanical Devices
压电光机械器件为通过工作在射频（MHz）的超导电子器件实现太赫兹（THz）光路的相干、有效控制和测量提供了一个很有前途的实验平台。然而，当机械振荡器的尺寸进入纳米尺度时，量子涨落是不可避免的。由于缺乏分析工具，嘈杂环境的后果仍然具有挑战性。本文引入了耦合到有噪玻色子量子环境的压电光机系统的半经典和全量子模型，并根据非马尔可夫区域的量子态扩散（QSD）轨迹求解。我们发现，噪声环境，特别是环境的中心频率，可以增强纠缠产生之间的光学腔和LC电路在某些参数制度。此外，我们观察到的临界点的系数函数，可以导致系统中的不同行为。此外，我们还观察到由于环境的记忆效应，宏观物体之间的纠缠转移。我们的工作可以应用于电/光开关，以及大规模量子网络中的长距离分布等领域。
2020-11-12 quant-ph
Shape resonances for ultracold atom gases in carbon nanotube waveguides
我们提出了一种实验上可行的装置，用于实现一维超冷原子气体在由两个双夹持悬浮碳纳米管形成的纳米磁波导中的传输。所有常见的退相干和原子损失机制都很小。我们讨论的一般后果的非抛物约束的潜力，特别是新颖的两体形状的共振，这可以观察到在这个陷阱。
2004-11-19 cond-mat.other quant-ph
Influence of Disorder on Electromagnetically Induced Transparency in Chiral Waveguide Quantum Electrodynamics
研究了耦合到光波导中的一维无序三能级原子晶格中的单光子输运。特别是，我们研究的Λ型原子，能够表现出电磁感应透明（EIT），并分别考虑原子的位置和跃迁频率的无序。我们主要解决的问题是如何优先发射到波导模式（手性）可以影响空间局域态的形成。我们的工作与冷原子耦合到纳米级波导的实验研究有关，并可能应用于量子通信。
2017-09-14 quant-ph
