Dissipative phase transitions in $n$-photon driven quantum nonlinear resonators
本研究针对n光子驱动的量子非线性谐振器的耗散相变展开,通过半经典方法推导二阶相变发生条件,结合量子动力学验证预测,提出Liouvillian框架,为量子传感与信息处理的相关研究提供支撑。
2023-10-31 quant-ph
Two-resonator circuit QED: Dissipative Theory
本文对耗散双谐振子电路量子电动力学系统量子开关进行了理论研究。在那里,两个超导谐振器之间的可切换耦合由在色散状态下操作的超导量子位介导,其中量子位跃迁频率与谐振器的频率远失谐。在旋转波近似下推导了量子开关的有效哈密顿量,并利用Bloch-Redfield量子主方程方法研究了开关的耗散动力学。即使量子位没有动力学,我们也通过分析推导出量子位如何影响量子开关,并且我们估计了这种影响的强度。数值计算证实了分析结果,其中共振器之间的相干振荡,相干态和Fock态的衰减,共振腔-共振腔纠缠的衰减进行了研究。最后,我们提出了一个实验方案,通过测量谐振腔场的求积来提取量子比特和谐振腔的阻尼常数。
2010-03-22 cond-mat.supr-con quant-ph
Qubit decoherence in dissipative two-photon resonator: real-time instantons and Wigner function
Ioffe Institute(约费研究所);University of Minnesota(明尼苏达大学);William I. Fine Theoretical Physics Institute, University of Minnesota(明尼苏达大学威廉·I·芬理论物理研究所)
研究单光子耗散谐振子中量子退相干现象,通过相空间势能和瞬子轨迹分析,揭示亚稳态与退相干率的理论框架。
2025-12-11 quant-ph
Dissipative stabilization of squeezing beyond 3 dB in a microwave mode
虽然可以通过泵浦参量谐振器产生具有任意压缩的光的传播状态,但是谐振器内状态被限制为3dB的压缩。在这里,我们实现了一个水库工程方法,使用超导电路超过这个限制。三波混频元件的双音泵浦实现了与压缩浴的有效耦合,该压缩浴稳定了谐振器内的压缩状态。使用辅助超导量子位作为探针,使我们能够执行直接的维格纳层析成像的谐振器内的状态。原始测量提供了在零点电平以下约$6.7 \pm 0.2$ dB处的压缩的下限。此外,我们展示了如何在维格纳层析成像过程中校正谐振腔的演化,并获得高达$8.2 \pm 0.8$ dB的压缩。此外,这种压缩水平是以$-0.4 \pm 0.4$ dB的纯度实现的。
2021-02-08 quant-ph
Robust interface-state laser in non-Hermitian micro-resonator arrays
本文提出了一种利用两个中间腔耦合非厄米腔链之间的界面实现类界面态激光器的方案。我们发现,在界面处引入两个谐振腔链与中间谐振腔之间的耦合后,系统的光子主要聚集到中间谐振腔附近的三个谐振腔中。光子向特定谐振腔聚集的现象有望构成光子存储器甚至激光发生器。我们揭示了这一现象是由隔离中间腔和两种非厄米趋肤效应的联合作用引起的。特别地,我们详细研究了拓扑平凡非厄米谐振腔阵列中的界面态激光。我们发现,当任意的谐振腔被激发时,在中间腔中光子的间歇性扩散都可以实现脉冲界面态激光。此外,我们还发现,在拓扑平凡的非厄米谐振腔阵列中,脉冲界面态激光在某些情况下不受在位缺陷的影响,其机制主要是由非互易耦合引起的,而不是拓扑的保护.该方案为研究微谐振腔阵列中的界面态激光提供了一个很好的平台。
2020-06-19 quant-ph
Coherent control of single photons in the cross resonator arrays via the dark state mechanism
本文研究了两个耦合谐振腔阵列的简正模与一个?型原子局域化的交叉共振器。研究发现,由于Fano-Feshbach效应的基础上的暗态的?-型原子,光子在一个阵列中的转移可以很好地控制在另一个阵列中的光子的束缚态。这种概念性的结构可以在实际的腔QED系统中实现,从而实现单光子的量子开关。
2013-01-06 quant-ph
Repulsively induced photon super-bunching in driven resonator arrays
我们分析了在特定光子多体模的选择性激发下,受驱动的非线性光子谐振腔阵列的非平衡行为。针对单位填充的基态,我们发现一个反直观的“超级聚束”的发射光子的统计,尽管相对较强的现场排斥相互作用。我们认为谐振器阵列与克尔非线性玻色哈伯德模型描述的,但也表明,类似的效果是观察到在不久的将来的实验耦合谐振器的两个级别的系统所描述的Jaynes Cummings哈伯德哈密顿。对于一对耦合谐振器形成光子分子的实验可访问的情况下,我们提供了一个分析解释的性质的效果。
2012-12-12 quant-ph
Engineering Photon Delocalization in a Rabi Dimer with a Dissipative Bath
利用Rabi二聚体模拟了一个最近报道的由两个耦合传输线谐振器组成的电路量子电动力学系统,每个谐振器耦合到一个量子比特。在这项研究中,采用声子浴来模拟多模微机械谐振器,并耦合到拉比二聚体中的量子比特。利用Dirac-Frenkel含时变分原理结合Davydov D $_{2}$方法研究了该复合系统的动力学行为.最初,所有的光子都被泵入左谐振腔,两个量子比特处于与声子真空耦合的向下状态。在强量子位-光子耦合机制中,可以通过调节量子位-浴耦合强度$α$来设计光子动力学,并且通过增加$α$来实现光子离域。在没有耗散的情况下,光子局限于初始谐振腔中。然而,在适度的量子位浴耦合的情况下,光子在两个谐振器中长时间地随着光子布居的准平衡而离域。在这种情况下,高频浴模式通过与去极化量子位相互作用来激活。对于强耗散,光子离域是通过两个谐振器内的频繁光子跳跃来实现的,并且量子比特被抑制在它们的初始向下状态。
2018-11-27 quant-ph
Driven-dissipative quantum Kerr resonators: new exact solutions, photon blockade and quantum bistability
我们提出了一种新的方法,推导出精确的,封闭形式的解决方案的稳态的一类广泛的驱动耗散非线性谐振器,这是不同于更常见的正$P$功能的方法。我们的方法推广了Stannigel等人的相干量子吸收体方法,包括非线性驱动和耗散,并且关键依赖于利用Fock空间的Segal-Bargmann表示。我们的解决方案和方法揭示了这些系统中大量以前未探索过的可观察现象,包括新的广义光子封锁和反封锁效应,以及产生量子双稳态的无限多的新参数选择。
2020-05-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Missing level statistics in a dissipative microwave resonator with partially violated time-reversal invariance
本文报道了模拟耗散量子台球的平板谐振腔在两个磁化铁氧体引起的部分时间反演不变性破坏(TIV)作用下的共振频谱涨落特性的实验研究。腔体的形状为四分之一领结台球,其相应的经典动力学是混沌的。由于耗散,不可能确定谐振频率的完整列表。基于随机矩阵理论的方法,我们推导出分析表达式的统计措施的短期和长期的相关性,在这种不完整的光谱之间的情况下,保存的时间反演不变性和完整的TIV插值,并证明其适用于实验光谱。
2021-04-01 nlin.CD quant-ph
Dissipative Rabi model in the dispersive regime
电路QED的色散区是当今基于超导量子比特的量子计算原型的主要主力。该模型的解析描述通常依赖于量子比特和谐振器之间相互作用的旋转波近似,使用Jaynes-Cummings模型作为色散变换的起点。在这里,我们提出的耗散拉比模型的色散制度的分析结果,而不采取旋转波近似的基础哈密顿量。使用最近开发的基于Keldysh轮廓上时间演化扩展的混合微扰理论[Phys. Rev. A 95,013847(2017)],我们推导出所有实验相关动力学参数的简单解析表达式,如色散位移和谐振器诱导的Purcell衰减率,将我们的分析集中在通用的多能级量子位上。该解析方程易于处理,并在相应的极限下简化为已知的Jaynes-Cummings结果。然而,它们在中间和大失谐时表现出质的差异,从而可以更准确地模拟超导量子比特和谐振器之间的相互作用。在强共振驱动的限制下,我们的结果还预测了新类型的驱动诱导量子比特耗散和退相,这在以前的理论中是不存在的。
2020-07-06 quant-ph
Driven-Dissipative Dynamics of Measurement-Induced State Transitions
National Taiwan University(台湾大学);National Tsing Hua University(清华大学);National Center for Excellence in Quantum Information Science and Engineering, National Tsing Hua University(国家量子信息与工程卓越中心);National Center for Theoretical Sciences(国家理论科学中心)
研究测量诱导态跃迁的驱动耗散动力学,开发相关框架保留量子谐振器响应并得解析跃迁率表达式,能定量探索驱动强度等,再现量子动力学,识别强驱动 regime 用于测量优化。
2026-07-09 quant-ph
Enhancement of sensitivity near exceptional points in dissipative qubit-resonator systems
本文提出并实验验证了一种利用耗散作为资源、通过无跳跃轨迹实现奇异点来增强量子比特-谐振子系统耦合探测灵敏度的非厄米量子传感器协议。
2025-01-27 quant-ph
Steady-state mechanical squeezing in a hybrid atom-optomechanical system with a highly dissipative cavity
机械谐振子的量子压缩对于研究宏观量子效应和弱力的精确计量具有重要意义。本文研究了一个原子-光机混合系统,在该系统中,机械谐振腔的稳态压缩可以通过机械非线性和腔冷却过程来实现。通过数值模拟机械位移求积的稳态方差来评估该方案的有效性。该方案对光腔的耗散具有鲁棒性,在高耗散腔中可以有效地产生稳态压缩。
2015-12-21 quant-ph
Quantum phase transition of light in a 1-D photon-hopping-controllable resonator array
我们给出了一个具体的实验方案,工程的绝缘体超流光在一维(1-D)耦合超导带状线谐振器阵列的过渡。在我们提出的结构中,现场相互作用和光子的跳跃率可以独立地通过调节谐振器内和谐振器结处的电荷量子比特的跃迁频率来调节,这使得我们能够在一个完整的参数空间中系统地研究光的量子相变。通过结合光子数相关的量子比特跃迁和使用单独的低Q谐振器模式快速读出量子比特状态的技术,可以以高效率获得每个谐振器中的激发的统计特性。各种退相干源和障碍的分析表明,我们的计划可以作为一个指导未来的实验涉及少量的耦合谐振器。
2011-08-17 quant-ph
Transmission spectra of the driven, dissipative Rabi model in the USC regime
我们提出了一个强驱动,阻尼,磁通量子比特耦合到一个耗散共振器在超强耦合制度的理论透射谱。这样的量子位振荡器系统,在耗散拉比模型中描述,构成了超导电路QED平台的构建模块。强驱动器的增加允许人们表征系统特性并研究新现象,从而更好地理解和控制量子比特振荡器系统。在这项工作中,计算出的弱探测场的传输量化的量子比特的响应,在频域中,量子化的谐振器和强微波驱动的影响下。我们发现的纠缠驱动量子比特谐振器频谱的显着特点,即共振功能和避免交叉,修改的耗散环境的存在。这些特征的大小、位置和加宽由量子位振荡器失谐之间的相互作用、它们的耦合强度、驱动幅度以及与热浴的相互作用决定。这项工作为未来的实验奠定了理论基础,在驱动的超强耦合制度和他们的影响,开发新的量子技术与超导电路。
2021-10-16 quant-ph
Quantum versus classical switching dynamics of driven-dissipative Kerr resonators
我们报告了第一性原理研究克尔振子在介观状态下的驱动耗散动力学。这种制度的特点是大克尔非线性,实现这里使用的非线性动态电感的大阵列的约瑟夫森结。实验测得的结阵列模式的非线性共振线型显示出显着的偏离稳态数值预测,并需要依赖于时间的数值模拟表明强测量引起的失相在系统中所产生的阵列模式之间的大交叉克尔效应。开关率的分析和数值计算证实了这一点,显示出现了一个缓慢的时间尺度,这是远远长于线性衰减率,并设置由波动引起的开关时间在pk10制度。此外,我们的分析表明,通常的量子激活逃逸处理是不足以预测的切换率在大的频率偏移引起的强非线性,需要一个量子治疗,利用整个系统Liouvillian。基于我们的分析,我们确定了一个通用的交叉参数,描绘了半经典和量子描述的有效性制度,分别。我们的工作表明,如何在强非线性系统的动态开关效应提供了一个平台,研究量子到经典的转变。
2020-04-10 quant-ph
Dissipative Optomechanics in High-Frequency Nanomechanical Resonators
本研究首次实现边带分辨区间的高频耗散光力学系统,验证其对光谱的重塑作用,实现机械频率与耦合速率的大幅提升,为量子态传输等应用提供支撑。
2023-09-01 physics.optics quant-ph
Optomechanical system with tunable dissipative and dispersive couplings
State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University(山西大学光电研究所量子光学与量子光学器件国家重点实验室);Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University(山西大学极端光学协同创新中心)
通过法布里-珀罗腔和机械振子,实现了耗散与色散耦合比从25到0.02的连续调谐,跨越三个数量级,为探索量子效应和量子极限测量提供了平台。
2026-06-09 physics.optics quant-ph
Controllable single-photon wave packet scattering in two-dimensional resonator array by a giant atom
本研究针对二维光子谐振器阵列与巨型原子的非局域耦合体系,通过迭代制备稳定入射波包,调节耦合强度实现单光子波包的可控对称/非对称散射,发现散射中原子激发概率可忽略,为二维体系中按需生成光子态提供新方法。
2025-07-29 quant-ph
Homodyne versus photon-counting quantum trajectories for dissipative Kerr resonators with two-photon driving
我们研究了两种不同的量子轨道的非线性光子谐振腔受双光子泵浦,最近研究的配置为光子薛定谔猫态的产生。在没有反馈控制和强驱动极限下,稳态密度矩阵是两个具有相等权重的状态的统计混合。虽然沿着一个单一的光子计数轨迹的系统间歇性切换之间的奇数和偶数猫状态,我们表明,零差检测的情况是不同的。实际上,零拍量子轨迹揭示了相反相位的相干态之间的转换。
2017-05-04 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum switch for single-photon transport in a coupled superconducting transmission line resonator array
提出并研究了一种在耦合超导传输线谐振器阵列中实现单光子输运量子开关的方法。我们发现具有任意波矢的单光子在该系统中可以以可控的方式输运。我们还研究了如何通过超导量子干涉仪实现两个TLR之间的可控跳跃相互作用。当SQUID的频率与两个TLR的频率大大失谐时,SQUID的变量可以被消除,从而可以获得两个TLR之间的可控相互作用。
2009-07-28 quant-ph
Exact steady state of a Kerr resonator with one- and two-photon driving and dissipation: Controllable Wigner-function multimodality and dissipative phase transitions
我们目前的稳态密度矩阵的一般类的驱动耗散系统组成的非线性克尔谐振器中存在的相干(单光子)和参数(双光子)驱动和耗散的精确结果。由于解析解,通过复杂的P-表示形式主义,我们能够探索任何制度,包括光子封锁,多光子共振效应,和介观制度与大光子密度和量子关联。我们展示了如何单光子和双光子驱动之间的相互作用提供了一种方法来控制的多模态的维格纳函数的制度,半经典理论表现出多稳定性。我们还研究了在大光子数的热力学极限下耗散相变的出现。
2016-09-27 cond-mat.other physics.optics quant-ph
A comparison of different master equations for driven-dissipative dynamics in composite quantum systems: Dispersive readout in structured electromagnetic environments
Sorbonne Université(索邦大学);Institut des NanoSciences de Paris(巴黎纳米科学研究所);LPENS, Département de Physique, École Normale Supérieure, Centre Automatique et Systèmes (CAS), MINES ParisTech, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS, Inria(物理与能源环境研究实验室,巴黎高等师范学院,自动系统与中央研究院,国立巴黎高等矿业学校,巴黎文理研究大学,索邦大学,法国国家科学研究中心,法国国家信息与自动化研究所);CNRS(法国国家科学研究中心)
本文通过微观Bloch-Redfield方法比较了Lindblad和Redfield主方程在驱动-耗散量子比特-谐振子系统中的差异,揭示了无驱动时衰减率的定量不同以及驱动强度下时间相关Redfield耗散器的定性新行为,并研究了结构化谱密度中驱动对测量诱导弛豫的抑制。
2026-05-28 quant-ph
Dissipative transfer of quantum correlations from light to atomic arrays
该研究利用原子阵列的光定向集体响应,通过压缩真空场照射实现量子关联的耗散转移以生成自旋压缩稳态,分析了参数影响并探讨其在原子钟中的应用。
2023-11-07 quant-ph
Driven-dissipative topological phases in parametric resonator arrays
本文研究了参数振荡器阵列中的拓扑放大现象,发现了两种具有定向传输和指数增益的拓扑放大相以及一种拓扑平庸相,并分析了各相的稳定性、增益和抗无序韧性,最后探讨了实验实现方案。
2023-05-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum light by atomic arrays in optical resonators
研究了原子与高精细光学谐振腔模式耦合并受激光驱动时,原子阵列的光散射。当von-Laue条件不满足时,腔模中没有相干辐射,后者是通过非弹性散射过程泵浦的。我们考虑这种情况,并确定不同的非线性光学过程可能发生的条件。我们表明,这些过程可以通过适当地调整激光和腔耦合的强度,激光和腔轴之间的角度,和阵列的周期性来控制。当系统既可以作为简并参量放大器工作,又可以作为反聚束光源工作时,我们描述了光的相干特性。我们的研究使我们能够识别的原子阵列和相应的参数制度的非线性光学响应的各个多光子组件,从而在原则上允许一个控制介质的非线性光学响应。
2011-08-22 quant-ph
Controlling atom-photon bound states in a coupled resonator array with a two-level quantum emitter
本文研究一维耦合谐振器阵列中二能级量子发射体形成的原子-光子束缚态,揭示带外离散能级数目变化所标志的量子相变,并分析耦合不对称对光子波函数方向性的影响。
2024-01-18 quant-ph
Dissipative stabilization of entangled qubit pairs in quantum arrays with a single localized dissipative channel
该研究针对含单个局域耗散通道的量子阵列,通过调控耗散与局域相互作用,实现了多对远距离无直接相互作用量子比特的稳态纠缠,为量子纠缠的耗散稳定制备提供了可行方案。
2023-05-04 quant-ph
Spectral functions and negative density of states of a driven-dissipative nonlinear quantum resonator
我们研究了马尔可夫驱动耗散量子系统的光谱性质,并以非线性量子vanderPol振子为例进行了研究。本文讨论了广义莱曼表象,其中单粒子格林函数用Liouvillian的本征态和本征值表示。将其应用于量子范德波尔振荡器,我们发现了丰富的现象,是不明显的,在稳态密度矩阵单独。与稳态不同,光子谱函数对相互作用强度有很强的依赖性。此外,我们发现,相互作用和非平衡效应的相互作用可以导致一个令人惊讶的“负态密度”,与负温度,我们确定了两种不同的机制负责这种现象。
2018-12-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Electromagnetically induced transparency and dynamic Stark effect in coupled quantum resonators
在本工作中,我们再现了由两个耦合玻色子场组成的耗散系统在线性和非线性放大过程下的电磁感应透明和动态斯塔克效应的现象。这样的系统可以用作振荡器网络中的量子开关。
2004-12-13 quant-ph
Localized tendency for the superfluid and Mott insulator state in the array of dissipative cavities
分析了耗散腔阵列中超流-莫特绝缘体相变的特点。采用一种准玻色子和平均场方法,我们分析了耗散和退相干如何影响系统的临界行为和时间演化。我们发现,在超流态下,存在着局域化的趋势,这种趋势可能导致超流性的破缺,而在Mott态下,这种局域化的趋势抑制了长程序的出现。最终,将出现定位在每个位点上的混合态的集合。
2011-01-07 quant-ph
Optical realization of the dissipative quantum oscillator
本文从理论上提出了一种基于慢动镜光学谐振腔中横向光动力学的阻尼量子振荡器的光学实现。光学谐振腔设置提供了耗散量子振荡器的时间相关的Caldirola-Kanai哈密顿量的简单实现,并且使得能够可视化经典(射线光学)极限中的阻尼振荡和量子(波动光学)制度中的波包崩溃的影响。
2016-03-04 physics.optics quant-ph
Extensible quantum simulation architecture based on atom-photon bound states in an array of high-impedance resonators
对量子发射器的电磁环境进行工程设计,会产生大量奇异的光-物质相互作用。特别地,光子晶格可以在光子带隙内播种长寿命的原子-光子束缚态。在这里,我们报告的概念和实现的一种新的微波架构组成的阵列的紧凑,高阻抗超导谐振器形成1 GHz宽的通带,其中我们已经嵌入了两个频率可调的人工原子。我们研究了原子场相互作用和访问以前未探索的耦合制度,在单和双激发子空间。此外,我们证明了两个原子-光子束缚态之间的相干相互作用,在共振和色散制度,这是适用于SWAP和CZ两个量子比特门的实施。所提出的结构有望用于具有可调范围相互作用的量子模拟和非线性区域的光子输运实验。
2021-07-14 quant-ph
Dissipative preparation of tripartite singlet state in coupled arrays of cavities via quantum feedback control
提出了一种实验上可行的方案,利用耗散方法制备了三个耦合腔阵列中原子的三重纠缠态。相干驱动场和基于量子跳跃的反馈控制的组合将驱动系统进入非平衡稳态,该非平衡稳态与真正的三原子单重态具有几乎完美的重叠。研究了不同的控制策略,确定了相应的最优参数。此外,靶态的保真度对探测效率不敏感,在单原子合作性参数$C\equiv g^2/(γκ)>350$等较宽的退相干参数范围内,其保真度均超过90%.
2016-07-19 quant-ph
Deterministic Generation of Entangled Photons in Superconducting Resonator Arrays
我们提出了一个在超导谐振腔阵列中确定性产生纠缠光子对的方案。通过与超导量子比特的耦合,谐振腔形成Jaynes-Cummings晶格,这种耦合产生类Kerr非线性,利用谐振腔的非线性和对称性,利用光谱技术,可以按需产生纠缠光子.该计划是强大的对小的参数扩展,由于制造误差。我们的研究结果可作为超导量子线路中量子信息处理的关键元素。
2011-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sensing Dispersive and Dissipative Forces by an Optomechanical Cavity
我们实验研究了一个光机械腔,形成之间的机械谐振器,这是作为一个可移动的反射镜,和一个固定的光纤介质镜。当光纤尖端和机械谐振器之间的距离小于约1微米时,观察到系统行为的显著变化。观察到的效果是由于卡西米尔力,库仑相互作用,由于陷阱电荷,和光机耦合的综合影响。实验结果与理论计算结果的比较表明,两者具有部分一致性.
2016-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bulk and edge-state arcs in non-hermitian coupled-resonator arrays
我们描述了形成的散装和边缘弧的色散关系的二维耦合谐振器阵列的拓扑平凡的厄米极限。每个谐振器提供两个非对称耦合的内部模式,实现在非圆形开放的几何形状,这使得系统表现出非厄米物理。相邻的谐振腔手性耦合,以诱导非厄米对称性。体色散显示费米弧连接光谱奇点称为例外点,并可以调整显示纯实和虚分支。在不同形状的谐振器之间的界面处,一维边缘状态形成,其沿着连接体带的不同部分的复杂弧在光谱上对准。我们还描述了条件下,边缘状态弧是独立的。这些特征可以通过谐振器耦合中的各向异性来控制。
2018-05-21 physics.optics quant-ph
High-Q localized states in finite arrays of subwavelength resonators
我们介绍了一种新的物理机制,实现巨大的品质因数($Q$ -因素)在有限长度的周期阵列的亚波长光学谐振腔。基本的物理学是基于带边模式和阵列中的另一个固定模式之间的干涉,以及具有显著抑制的辐射损失的空间局部化状态的形成。我们证明了这一概念的一个阵列的$N$偶极子与同时取消的多极$N$ -th阶和$Q$因子增长为$Q \propto N^α$,其中$α\gtrsim 6.88$。基于这一发现,我们提出了一个现实的阵列米氏共振纳米粒子($N \lesssim 29$)的珀塞尔因子(高达$\sim $ 3400)的显着增强,通过调整阵列参数。
2020-12-01 physics.optics quant-ph
Landau-Zener-Stückelberg Interferometry in dissipative Circuit Quantum Electrodynamics
我们研究了耗散效应下cQED结构中的Landau-Zener-Stückelberg(LZS)干涉术。具体来说,我们考虑的是由直流+交流信号驱动的超导量子比特,并耦合到传输线谐振器,但我们的结果是有效的一般量子比特谐振器设备。考虑到环境,我们假设谐振器耦合到欧姆量子浴。Floquet-Born-Markov主方程的数值求解,以获得任意振幅的驱动器和不同的时间尺度的系统的动力学。我们揭示了量子比特-谐振器相互作用中强耦合和超强耦合机制之间的谐振模式的重要差异,这主要是由于系统能谱中光子带隙的大小。我们确定在LZS模式的量子位间隙和光子间隙的贡献,显示大的驱动振幅的图案呈现编织结构,由于不同的间隙贡献的组合交叉。
2020-02-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Topological pumping of photons in nonlinear resonator arrays
我们展示了如何在一维非线性谐振器阵列中实现相互作用光子的拓扑泵浦或无泵浦,通过简单地在空间和时间上周期性地调制谐振器的频率。相互作用和绝热调制之间的相互作用,使强大的传输Fock状态与每个站点的几个光子。我们通过一个有效的解析模型分析了传输机制,并研究了它的拓扑性质和对噪声的保护。最后,我们与现有的电路QED架构的实现进行了详细的研究。
2016-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Collective emission and selective radiance in atomic clouds and arrays coupled to a microring resonator
该研究理论探究原子与微环谐振器耦合中的集体偶极相互作用,利用回音壁模式与自由空间模式的差异控制光-物质相互作用,并评估亚波长原子阵列的潜力。
2025-10-27 physics.atom-ph quant-ph
Simulating systems of itinerant spin-carrying particles using arrays of superconducting qubits and resonators
我们提出了超导量子位共振器阵列中巡游自旋粒子的量子模拟的可能途径。在最近的几项研究中考虑的标准Jaynes-Cummings-Hubbard设置可以很容易地用作许多相关现象的量子模拟器,包括与外部磁场的相互作用和自旋轨道耦合。在模拟中使用多个量子位和多个谐振器模式的更复杂的设置提供了更高的复杂性,包括模拟具有高自旋值的粒子,并允许更直接地控制与自旋轨道耦合相关的过程。这一建议可以在不久的将来在最先进的超导电路中实现。
2014-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic currents in driven and dissipative resonator lattices
由外部激光器驱动的耦合光子腔阵列代表了探索光子输运的高度可控的设置。在本文中,我们解决这个系统的(准)稳态,表现出工程驱动和耗散引入的光子流。我们研究两种方法:在第一种情况下,由于所施加的激光的相位差而产生光子电流,而在第二种情况下,光子被局部注入,并且当它们在晶格上重新分布时产生电流。在平均场框架内考虑相互作用的影响。在第一种方法中,我们发现电流表现出相对于驱动频率的谐振行为。弱相互作用使共振频率向更高的值移动,而在强相互作用的情况下,在我们的平均场处理中,该效应源于单个驱动腔的多光子共振。对于第二种方法,我们表明,整体的晶格电流可以通过将几个空腔具有较强的耗散率到系统中进行控制。这些腔作为光子流的汇,它们的效果在量子芝诺动力学开始时最大。
2016-07-06 cond-mat.other quant-ph
Fast generation of multiparticle entangled state for flux qubits in a circle array of transmission line resonators with tunable coupling
研究了在超导磁通量子比特的电路QED系统中快速产生Greenberger-Horne-Zeilinger(GHZ)态的一步方法。GHZ态的产生时间约为10 ns,比磁通量子比特的相干时间短得多,与单量子比特的相干时间相当。在我们的建议中,一个随时间变化的微波场被施加到超导传输线谐振器(TLR),并以受控的方式移动谐振器,从而诱导间接的量子比特-量子比特耦合,而没有量子比特和谐振器之间的残余纠缠。可调谐耦合TLR圆阵列的设计为我们提供了扩展这种一步方案的情况下,许多量子位耦合通过几个TLR的潜力。
2012-01-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon blockade and the quantum-to-classical transition in the driven-dissipative Josephson pendulum coupled to a resonator
本文研究了在耗散存在的情况下,耦合到谐振子的约瑟夫森摆的振荡运动和经典近自由转动之间的受驱动量子相变。我们称之为约瑟夫森-拉比模型。该模型描述了电路量子电动力学的标准设置,其中通常将transmon器件嵌入超导腔中。我们发现,通过处理系统量子力学这种转变发生在更高的驱动功率比预期从一个所有的经典治疗,这是一个后果的准周期性起源于离散的束缚态的能谱。我们计算了谐振腔中的光子数,并表明它对驱动功率的依赖是非线性的。此外,由此产生的多光子阻塞现象是敏感的截断的状态的数量在transmon,这限制了标准的Jaynes-Cummings模型的适用性作为一个近似的光子振荡器系统。我们计算了被阻塞的微波光子的n阶关联函数,并观察了行波近似与包含反旋项的完全多级Josephson-Rabi哈密顿量之间的差异。最后,我们比较了两种不同的方法耗散,即Floquet-Born-Markov和Lindblad形式主义。
2019-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterizing Neon Thin Film Growth with an NbTiN Superconducting Resonator Array
本文利用多路复用NbTiN超导微波谐振器阵列,通过监测谐振频率和$Q_i$变化量化氖薄膜空间均匀性,发现三相点附近脉冲沉积可重复成膜,12K退火能改善均匀性,为电子悬浮氖量子比特平台提供原位表征工具。
2025-11-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of first- and second-order dissipative phase transitions in a two-photon driven Kerr resonator
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)(洛桑联邦理工学院)
在双光子驱动的 Kerr 共振腔中首次实验和理论分析了一级和二级耗散相变,揭示了临界行为和非平衡动力学特性。
2023-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
The Non-reciprocity of Multi-mode Optical Directional Amplifier Realized by Non-Hermitian Resonator Arrays
本文利用非厄米多模谐振器阵列首次实现多频率光学非互易传输,并结合Scully-Lamb模型与增益饱和效应构建双频定向循环放大器,可用于光信号路由、噪声抑制和并行信息处理。
2024-09-03 physics.optics quant-ph
Power-laws in the dynamic hysteresis of quantum nonlinear photonic resonators
从理论上探讨了驱动耗散非线性光子谐振腔的动态迟滞现象。在半经典平均场论预测双稳态的情况下,已知精确的稳态密度矩阵是唯一的,是两种状态的统计混合:特别地,没有激发布居的静态滞后循环作为驱动强度的函数发生。在这里,我们预测,在量子制度的动态滞后与丰富的现象出现时,扫描驱动振幅在有限的时间。滞后面积作为扫描时间的函数揭示了双幂律衰减,与平均场预测的行为定性不同。在慢扫描极限下的动态滞后幂律定义了一个特征时间,该特征时间极大地取决于非线性的大小以及驱动和谐振器之间的频率失谐。在强非线性区,由于多光子共振,特征时间作为系统内禀参数的函数振荡。我们表明,所考虑的一类驱动耗散系统的动态滞后是由于一个非绝热响应区域与淬火相变的Kibble-Zurek机制的连接。我们还考虑了两个耦合驱动耗散非线性谐振器的情况下,动态滞后和幂律行为也发生在谐振器之间的相关性的存在。我们的理论预测可以在各种各样的物理系统中进行探索,例如,电路QED超导谐振器和半导体光学微腔。
2016-02-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Lehmann-Symanzik-Zimmermann Reduction Approach to Multi-Photon Scattering in Coupled-Resonator Arrays
提出了一种基于Lehmann-Symanzik-Zimmermann约化的量子场论方法,研究了由耦合共振器阵列(CRA)组成的纳米结构中的多光子散射过程,其中CRA还耦合到一些人工原子作为控制量子节点.利用这种方法,我们找到了T型CRA的单光子束缚态,并明确地得到了它在各种情况下的多光子散射S矩阵。我们还用这种方法计算了由T型CRA构成的更复杂的量子网络的多光子S矩阵,如H型CRA波导。
2010-01-28 cond-mat.other quant-ph
Collective enhancement in dissipative quantum batteries
我们研究了一个由$N$非相互作用的量子比特耦合到谐振器中的耗散单电磁场模式制成的量子电池。我们量化的充电能量,各向异性,传输速率,和系统的功率,表明集体增强仍然存在,尽管损失,甚至可以增加耗散。此外,我们观察到,由于耗散的性能恶化可以通过按比例增加电池的尺寸来减少。当控制谐振器的质量和量子比特的数量是限制因素时,这对于实验实现是有用的。
2022-06-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polariton crystallization in driven arrays of lossy nonlinear resonators
我们研究了由激光驱动并通过相互光子隧穿相互作用的非线性光学谐振腔的有损耗阵列的稳态。对于弱非线性,我们发现准动量与激光驱动器的相对相位相匹配的模式中的极化激元的双模压缩。对于强非线性的空间极化激元密度-密度相关性表明,极化激元结晶,并主要发现在一个特定的距离彼此,尽管被注入的相干光源和阻尼的环境。
2010-03-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum entanglement between a nonlinear nanomechanical resonator and a microwave field
我们考虑一个理论模型的非线性纳米机械谐振器耦合到超导微波谐振器。纳米机械谐振器以其谐振频率的两倍被参数化地驱动,而超导微波谐振器以频率相差等于参数化驱动频率的量的两个音调被驱动。我们证明了该系统的半经典近似具有一个有趣的不动点分支结构。在半经典动力学中,从稳定的不动点到极限环的过渡被观察到,从正到负的失谐。我们发现,这种分叉结构的签名也存在于全耗散量子系统,并进一步表明,它导致的纳米机械谐振器和微波腔之间的混合态纠缠的耗散量子系统,是一个最大的接近半经典分岔。给出了半经典极限环的量子签名。
2010-11-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph