Mirror, mirror: Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana interferometry of a superconducting qubit in front of a mirror
研究了超导量子比特在半无限传输线中的Landau-Zener-Stuckelberg-Majorana干涉测量。transmon型量子比特位于谐振电磁场的节点处,隐藏在电磁场之外。“镜子,镜子”简要地描述了这个系统,因为量子位充当了另一面镜子。我们通过施加正弦磁通泵来调制量子比特的谐振频率。我们通过测量系统中弱探针的反射系数来探测光谱。光谱中出现了显著的干涉图样,这可以解释为修饰量子位中的多光子共振。我们的计算与实验符合得很好。
2020-08-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
A single trapped atom in front of an oscillating mirror
研究了二能级原子在振荡镜前的Wigner-Weisskopf衰变。这项工作的基础上,并扩展了以前的理论和实验研究的影响,一个静态的自发衰变和共振荧光镜。自发发射场由于时间依赖的边界条件而固有地是非平稳的,并且为了研究其光谱分布,我们采用了Eberly和Wodkiewicz的开创性工作中的非平稳光的光谱的操作定义。我们发现丰富的依赖性,这一频谱,以及有效的衰减率和水平上的镜原子的距离和振荡的振幅和频率的镜子上的位移。这里提出的结果提供了更复杂的设置,其中原子和/或镜子的运动包括作为量子自由度的未来研究的基础。
2009-09-09 quant-ph
Comparative numerical studies of ion traps with integrated optical cavities
我们研究了一系列的射频离子阱的几何形状,并调查其捕获电位的集成介质腔镜的效果。我们的目标是确定离子阱和腔的配置,最适合实现小腔体积,从而大的离子-光子耦合所需的可扩展的量子信息网络。特别是,我们调查的捕获电位失真所造成的介质材料的腔镜为不同的反射镜取向相对于捕获电极,以及反射镜错位。分析了反射镜材料的介电常数、表面电导率等对反射镜性能的影响,并研究了表面电荷对反射镜性能的影响。最小的捕获电位失真被发现,如果腔沿电极几何形状的主要对称轴对齐。这些腔配置也似乎是最稳定的任何镜子失调。
2016-10-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Probing the quantum vacuum with an artificial atom in front of a mirror
真空的量子涨落是一种令人惊讶的基本自然现象。尽管被理解为虚光子的存在和消失,它们仍然对卡西米尔效应和原子寿命产生非常真实的影响,\emph{e.g.}。因此,工程真空波动对新兴技术变得越来越重要。在这里,我们使用“镜子”塑造真空波动,在空间中创建它们被抑制的区域。然后,当我们有效地将人造原子移入和移出这些区域时,测量原子寿命可以告诉我们波动的强度。我们观察到的最弱的涨落强度是0.02量子,比没有镜子的预期低50倍,这表明我们可以将原子隐藏在真空中。
2014-10-31 quant-ph
Single-photon single-ion interaction in free space configuration in front of a parabolic mirror
自由空间中单光子与单物质物体之间的有效相互作用对于量子技术至关重要。测试这种可能性的实验装置涉及单个两级离子被困在抛物面金属镜的焦点。我们研究的设置条件,在此条件下,在原子附近的辐射场的自由空间模式结构的假设是合理的。在我们的分析中,我们通过包括偏振自由度来应用光的矢量特性。我们寻找可能的变化,自发发射率的原子所造成的存在下的抛物边界条件。
2012-11-21 quant-ph
Non-Markovianity of a quantum emitter in front of a mirror
我们考虑一个量子发射体(“原子”)在一维(1D)光子波导中辐射,在一个单一的反射镜的存在下,导致延迟微分方程的原子振幅。我们进行了一个系统的分析的非马尔可夫(NM)字符的原子动力学的精炼,最近开发的量子非马尔可夫性的概念,如不可分割性和信息回流。NM效应被量化为往返时间和原子-镜光路相移的函数,我们发现,特别是,除非形成原子-光子束缚态,否则总是需要有限的时间延迟,以便NM效应被展示。这在参数空间中确定了一个有限的阈值,该阈值将马尔可夫和非马尔可夫制度分开。
2014-09-02 quant-ph
Monitored wet-etch removal of individual dielectric layers from high-finesse Bragg mirrors
在单个光学器件上沉积定制的介电涂层是极其昂贵的。一种解决方案是在许多光学器件上批量涂覆额外的介电层,然后根据需要从各个光学器件上去除层。在这里,我们提出了一种低成本,单步,监控湿法蚀刻技术,用于可靠地去除(或部分去除)个别SiO $_2$和Ta $_2$ O $_5$介电层,在这种情况下,从高反射率光纤反射镜。通过浸入酸和监测带外反射光,我们表明迭代(或连续)去除六个双层是简单的。在每个阶段,我们用法布里-珀罗腔表征涂层性能,观察到精细度从92,000 $\pm$ 3,000到3,950 $\pm$ 50的预期逐步降低,没有发现增加光学损耗的证据。蚀刻还在单个双层之后去除光纤的侧壁涂层,并且在六个双层之后,将剩余的涂层限制在光纤尖端中心处的直径为$\sim$ 50- $μ$ m的基座上。溶液上方的气相蚀刻产生锥形的“池线索”包层轮廓,在尖端附近以$\sim$ 0.3 $^\circ$的角度将光纤直径(标称125 $μ$ m)减小到$\sim$ 100 $μ$ m。最后,我们注意到,通过这种技术产生的数据提供了一个敏感的估计层的光学深度。这种技术可以很容易地适用于自由空间光学和其他涂层。
2020-06-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Exact dynamics of a single-photon emitter in front of a mirror
University of Sheffield(谢菲尔德大学);University of Leeds(利兹大学)
本文研究了单光子发射器在一维波导末端接有部分透明镜界面时的动力学,通过局部光子方法求解薛定谔方程,发现其演化非马尔可夫,具有非指数衰减特性,并推导了发射光子波包的空间和频谱特性。
2026-05-19 quant-ph
Ultimate quantum limit for amplification: a single atom in front of a mirror
我们研究了一维半无限波导末端附近与原子耦合的光场的三种放大过程。我们考虑两种设置,其中驱动器在三能级原子的裸露或修饰的基础上产生布居数反转,以及一种设置,其中放大是由于驱动的两能级原子中的高阶过程。在所有情况下,波导的端部充当光的反射镜。我们发现,这增强了放大在两个方面相比,在一个开放的波导相同的设置。首先,镜子迫使原子的所有输出沿一个方向行进,而不是分成两个输出通道。其次,由于反射镜的干涉使得能够调节原子中不同跃迁的弛豫速率的比率以增加粒子数反转。我们量化的增强放大由于这些因素,并表明,它可以证明标准参数的超导量子线路的实验。
2020-12-17 quant-ph
Commutation relations for the electromagnetic field in the presence of dielectrics and conductors
我们确定了在宏观介质和导体存在下,具有任意色散和耗散性质的量子化电磁场所满足的对易关系。我们详细考虑的情况下,两个平面平行的材料板,由一个空的间隙,我们表明,在所有点之间的板,包括其表面的空区域中,电磁场总是满足自由场正则等时换流关系。这一结果是一般的解析性和衰减性能在大的频率满足所有真实材料的反射系数的结果。它还表明,这一结果并没有得到在导体的情况下,如果后者被建模为完美的镜子。在这种情况下,自由场形式的对易关系恢复只有在大的距离,从镜子,与以前的作者的研究结果一致。完美镜像边界条件的故障,以重现正确的形式的导体表面附近的换向关系,建议应谨慎使用时,这些理想化的边界条件被用于调查的邻近现象源自量子化的电磁场,如卡西米尔效应。
2009-02-26 hep-th quant-ph
Measuring the quantum efficiency of single radiating dipoles using a scanning mirror
使用扫描探针技术,我们显示了控制操纵的辐射从单个偶极子。在一个实验中,我们研究了在可移动银镜前的单个分子偶极的荧光寿命的修改。第二个实验演示了在电介质镜前改变金纳米粒子的等离子体光谱。我们的数据与理论模型的比较允许确定每个辐射偶极子的量子效率。
2005-06-17 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Dissipation and decoherence effects on a moving particle in front of a dielectric plate
在这项工作中,我们考虑一个粒子在前面的介质板,并研究两个最相关的真空场波动的影响:耗散,和退相干的粒子的内部自由度。我们认为粒子遵循一个经典的,宏观固定的轨迹。为了研究耗散效应,我们计算了在真空场和微观自由度的板和粒子的功能集成的有效作用。这种进出的有效作用产生了一个虚部,因此初始真空态的衰变(由于摩擦)的概率不为零。分析了颗粒与平板之间的相对速度以及微观自由度的性质对耗散的影响。为了研究退相干对粒子内部自由度的影响,我们计算了CTP或Schwinger-Keldysh影响作用,通过对真空场和板的微观自由度进行功能积分。我们估计退相干时间为两个不同的量子配置(粒子的内部自由度)可能彼此区分所需的时间。我们分析了反射镜的存在影响退相干的方式,以及最大化或减小其影响的可能方法。
2016-04-16 quant-ph
Scalable collective Lamb shift of a 1D superconducting qubit array in front of a mirror
我们从理论上研究了在一维几何结构中,由N个传输子量子比特通过传输线耦合实现的人造原子之间的共振偶极-偶极相互作用(RDDI)。与原子的情况类似,RDDI来自非激发模的虚光子交换,并引起所谓的集体兰姆位移(CLS)。为了探测这种位移,我们有效地将传输线的一端设置为反射镜,并从另一端检查探测场的反射谱。我们的计算表明,当一个量子比特被放置在由入射波和反射波形成的驻波的节点处时,即使它被认为是与场解耦的,它也会导致位于其他地方的共振量子比特的光谱轮廓中的大的能量分裂。这直接表明虚光子过程的相互作用,并明确证明了CLS。我们进一步推导出一个主方程来描述系统,它可以考虑到参与量子比特的失配和退相效应。我们的计算还展示了原子态的超辐射和亚辐射性质,以及当涉及更多量子比特时CLS如何缩放。
2019-05-12 quant-ph
Characterization of high finesse mirrors: loss, phase shifts and mode structure in an optical cavity
描述了腔QED实验中所用的高精细度光学腔的广泛表征。不同的技术在测量的损失和相移与反射镜涂层进行了讨论,并显示其协议。介电涂层支持的腔场模式结构的问题与我们实现原子与腔之间最强耦合的努力有关。
2001-01-22 quant-ph
A Single Atom in Front of a Mirror is a Universal Reservoir Computer
Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona(亚利桑那大学怀恩特光学科学学院);Department of Physics, University of Arizona(亚利桑那大学物理系);School of Electrical Engineering and Telecommunications, University of New South Wales(新南威尔士大学电气工程与电信学院)
该研究提出镜前单个原子构成的极简量子装置可作为通用储备池计算机,其线性极限下能实现衰减记忆映射的通用近似,超出线性极限时可在实际任务中与经典基线协同运行。
2026-08-12 cs.AI quant-ph
Effect of hydrogen-switchable mirrors on the Casimir force
我们提出了系统的测量Casimir力之间的镀金板和球涂有氢开关镜(HSM)。HSMs是有光泽的金属,可以通过氢化变得透明。尽管球体的光学性质发生了如此巨大的变化,但我们在实验装置中充满氢气后,并未观察到卡西米尔力的任何显着降低。这个违反直觉的结果可以用描述金属和电介质材料之间的卡西米尔吸引力的Lifshitz理论来解释。
2004-03-19 quant-ph
Spontaneous emission of a two-level atom with an arbitrarily polarized electric dipole in front of a flat dielectric surface
研究了二能级原子与任意极化电偶极子在介质平板前的自发发射。我们处理原子偶极矩阵元是复矢量的一般情况,即原子偶极在空间中可以随时间旋转。我们计算了自发发射到倏逝模和辐射模的速率,并研究了场模的波矢空间中的速率角密度。当原子偶极的椭圆率不为零时,原子的自发发射率的角密度对于具有相反面内波矢的模可能有不同的值。我们发现,在面内波矢空间中,中心反演下的自发发射率角密度的不对称性是光的自旋轨道耦合的结果,并且发生在原子偶极极化的椭圆率矢量与场模极化的椭圆率矢量重叠时。由于场在倏逝模中的快速衰减,自发发射到具有相反面内波矢量的倏逝模的速率之间的差随着从原子到界面的距离的增加而单调减小。由于发射场和反射场之间的干涉的振荡行为,自发发射到具有相反的面内波矢量的辐射模式的速率之间的差异随着从原子到界面的距离的增加而振荡。这个差可以是正的或负的,取决于原子-界面距离,并且对于零距离为零。
2016-02-04 quant-ph
A Single Atom as a Mirror of an Optical Cavity
通过将激光场紧紧聚焦在一个被捕获在遥远的介质镜前面的单个冷离子上,我们可以观察到量子电动力学效应,由此离子表现为法布里-珀罗腔的光学镜。我们表明,激光场的振幅显着改变,由于在一个新的制度,其中激光强度已经改变了原子周围的电磁模式结构的修改。我们提出了将该系统直接应用于单光子量子存储器。
2011-08-19 quant-ph
Generalized Lifshitz formula for a cylindrical plasma sheet in front of a plane beyond proximity force approximation
我们计算了圆柱形石墨烯片与平面石墨烯片或介电半空间相互作用的第一修正超越邻近力近似。
2006-11-24 hep-th quant-ph
Heating of a trapped ion induced by dielectric materials
由于表面产生的电场噪声会干扰附近捕获离子的运动,从而损害作为量子计算算法基础的门操作的保真度。我们提出了一种方法,预测电介质材料对离子的运动的影响。这种离子阱是离子阱的组成部分。定量协议之间的模型,没有自由参数和测量的被困离子接近介质镜。我们希望这种方法可以用于优化基于离子阱的量子计算机和网络节点的设计。
2021-03-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
The Casimir force between metallic mirrors
本文研究金属有限电导率和有限温度对卡西米尔力的修正,采用等离子体模型计算平面金属板间的力和能量,并与分别计算后简单相乘的常见近似进行比较。
2001-05-11 quant-ph
Casimir-Polder interaction between an atom and a dielectric slab
我们提出了一个显式的解析计算的能级移动的原子前面的非色散和非耗散的介质板。我们的工作与完全量子化的电磁场,考虑到延迟。我们给出的移位作为一个二维积分,并使用渐近分析,以找到它在各种延迟和非延迟的限制情况下的表达式。结果可用于估算层状微结构附近原子的能量移动。
2009-07-14 quant-ph
Noise and dissipation on a moving mirror induced by the dynamical Casimir emission
本文用开放量子系统方法研究移动镜面与量子场耦合的反作用,推导出主方程,发现动力学卡西米尔发射导致有色噪声和非局域耗散,并证明噪声与耗散核满足涨落-耗散关系。
2023-06-06 quant-ph
Numerical simulation of vacuum particle production: applications to cosmology, dynamical Casimir effect and time-dependent non-homogeneous dielectrics
我们开发了一个通用的数值方法,旨在研究粒子生产的真空状态在各种设置。作为第一个例子,我们看看粒子生产在一个简单的宇宙模型。我们将同样的方法应用于动态Casimir效应,特别关注振荡镜的情况。我们确认以前的估计,并获得长时间的生产率和粒子光谱的共振和非共振频率。最后,我们模拟了一个系统的空间和时间相关的光学特性,类似于一个一维膨胀的介质泡。我们得到简单的表达式的最终粒子数的膨胀速度和最终的介电常数的依赖关系。
2003-10-10 hep-ph quant-ph
Quantising the electromagnetic field near two-sided semi-transparent mirrors
本文模拟了光通过具有有限透射率、反射率和吸收率的平面的散射,波包从两侧接近镜面。在使用与自由空间中相同的光子概念的同时,我们的模型还考虑了镜像的存在以及电磁场和镜面之间可能的能量交换。为了检验我们的模型,我们推导出原子在半透明镜前的自发衰变率和能级移动作为其透射率和反射率的函数。当考虑极限情况和使用标准近似时,我们的方法再现了众所周知的结果,但它也为更复杂场景的建模铺平了道路。
2018-03-28 quant-ph
Photon correlation vs interference of single-atom fluorescence in a half-cavity
本文研究了激光激发的单离子在镜前的光子关联。通过改变离子与反射镜之间的相对距离,光子相关统计可以从反聚束最小值平滑地调谐到类聚束最大值。我们的分析关注的离子镜相互作用的非马尔可夫制度,并揭示了在半腔干涉仪场的建立。
2006-10-10 quant-ph
Quantum Electrodynamics near a Huttner-Barnett dielectric
我们建立了宏观可极化介质存在下的量子电动力学的一致性理论。我们使用的色散和吸收的电介质的Huttner-Barnett模型和制定的理论相互作用的量子场。我们整合出阻尼极化激元通过使用图解技术,并找到一个精确的表达式的位移场(光子)传播子中存在的色散和吸收的介质半空间。这开辟了一条新的路线,可追溯的微扰计算相同的自由空间量子电动力学。作为一个工作通过的例子,我们考虑的中性原子与色散和吸收介质半空间的相互作用。为此,我们使用原子偶极矩到电磁位移场的多极耦合$\boldsymbolμ\cdot\mathbf{D}$。我们应用新发展的形式主义计算单圈修正原子电子传播子,并找到能级移动和自发衰变率的变化接近吸收介质镜的中性原子。
2012-06-30 physics.atom-ph quant-ph
Position measurement of a levitated nanoparticle via interference with its mirror image
用于检测悬浮的纳米颗粒的运动的干涉方法提供了到量子基态的路径,但是这种方法目前受到参考光束和由颗粒散射的偶极场之间的模式失配的限制。在这里,我们展示了一个自干涉的方法来检测粒子的运动,解决了这个问题。保罗陷阱限制在高真空中的带电介电纳米粒子,和镜子回射散射光。我们测量粒子的运动与$1.7\times 10^{-12} \text{m}/\sqrt{\text{Hz}}$的灵敏度,对应于2.1%的检测效率,与0.18的数值孔径。作为该方法的应用,我们通过反馈将粒子冷却到低于使用标准位置测量在相同设置中实现的温度。
2021-12-30 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Transient fields in oblique scattering from an infinite planar dielectric interface -- a qubit lattice simulation
Rogers State University(罗杰斯州立大学);William & Mary(威廉与玛丽学院);Old Dominion University(老道明大学);National Technical University of Athens(雅典国立技术大学);MIT(麻省理工学院)
本文通过量子比特晶格模拟研究了无限平面介电界面倾斜散射中电磁场的瞬态行为,发现高斯脉冲的反射和透射特性以及Huygen波前的强度依赖于脉冲宽度。
2026-01-14 physics.plasm-ph quant-ph