Nonlinear dynamics of weakly dissipative optomechanical systems
光机系统吸引了很多关注，因为它们为量子测量、转换、混合系统和量子物理的基础研究提供了一个新的平台。他们的经典非线性动力学是令人惊讶的丰富，迄今为止仍有待探索。致力于这一主题的工作通常集中在耗散常数，这是大大大于目前的实验中遇到的，这样的弱耗散光学机械系统的非线性动力学几乎是未知的水域。在这项工作中，我们填补了这一空白，并调查在这个重要的政权的规则和混沌动力学。为了分析动力学吸引子，我们将“广义排列指数”方法扩展到耗散系统。我们表明，即使当混沌运动是不存在的，在弱耗散制度的动态是非常敏感的初始条件。我们认为，减少耗散允许混沌动力学出现在一个小得多的驱动力，并使各种路线的混乱。我们确定了三个通用功能弱耗散经典光机非线性动力学：极限环和极限环面之间的Neimark-Sacker分歧（导致梳的频谱中的边带），准周期性的路线混乱，和存在的瞬态混沌。
2020-01-26 cond-mat.mes-hall nlin.CD quant-ph
Quantum dynamics of two-optical modes and a single mechanical mode optomechanical system: selective energy exchange
我们研究了由两个光学模和一个机械模组成的光机系统的量子动力学。我们证明了相同的系统可以经历Dicke-Hepp-Lieb超辐射型相变。我们发现两个光场的动量积分之间的耦合产生了一个新的临界点。我们表明，任何两个模式之间的选择性能量交换是可能的耦合参数的相干控制。此外，我们还证明了发生正常模式分裂（NMS）的机械位移谱。
2013-02-06 quant-ph
Sinusoidally Modulated Vacuum Rabi Oscillation of a Two-Level Atom in an Optomechanical Cavity
研究了真空光机械腔中受激二能级原子的相干动力学，发现原子-腔的Rabi振荡由于与机械模共振而受到光-机耦合的正弦调制.我们开发了一个三维希尔伯特子空间的分析模型来解释这种现象，并采用密度矩阵主方程的数值模拟来证实我们的分析。我们还表明，调制的拉比振荡生存的耗散和其他非理想因素的存在。
2015-07-20 quant-ph
Optomechanical Entanglement between an Ion and an Optical Cavity Field
我们研究了一个光机械系统，其中单个囚禁离子的机械运动与腔场耦合，以实现强量子关联双模系统。我们表明，大泵浦强度的稳态光子数表现出的行为。我们进一步分析了由于腔场波动和离子运动波动的混合而发生的简正模分裂（NMS），这表明了相干能量交换。我们还发现，在存在NMS的参数区域，系统的稳态表现出连续变量纠缠。这种双模光机系统可用于实现连续变量量子信息接口和网络。
2015-05-25 quant-ph
Optical normal-mode-induced phonon-sideband splitting in photon-blockade effect
研究了由两个腔模和一个机械模组成的环耦合光机系统中的光子阻塞效应。这里，机械模式光机械耦合到两个腔模式，这两个腔模式经由光子跳跃相互作用彼此耦合。通过将光子跳跃相互作用看作微扰，我们得到了系统在零光子、一光子和二光子子空间中的本征值和本征态的解析结果。通过对两个腔模的二阶关联函数的解析和数值计算，发现在光子阻塞效应中存在光学简正模诱导的声子边带分裂现象。该工作不仅提供了一种通过调节光子跳跃相互作用来选择最佳光子阻塞驱动频率的方法，而且提供了一种利用腔光子统计来表征简正模分裂的方法。
2021-09-09 quant-ph
Chaotic synchronization of two optical cavity modes in optomechanical systems
微谐振器运动的同步问题引起了人们的广泛关注。在这里，我们提出的理论方法来同步的两个光学腔模式的混沌运动的光学机械系统中，其中一个光学模式被强烈驱动到混沌运动，并耦合到另一个弱驱动的光学模式介导的机械谐振器。在这些光机系统中，我们可以从不同的初始状态开始，获得混沌运动中的光腔模式的完全同步和相位同步。我们发现在两个相同的腔模中可以实现混沌的完全同步。在强耦合小失谐区域，我们还实现了两个不同腔模之间混沌的相位同步。
2018-02-09 quant-ph
Strong single-photon optomechanical coupling in a hybrid quantum system
工程强单光子光机耦合是光机系统的关键。为此，我们提出了一个由纳米束（声子）耦合到自旋系综和腔（光子）组成的混合量子系统，利用系综-声子相互作用形成的下支极化激元（LBP）的临界特性，可以将LBP-腔耦合增强3个数量级，而上支极化激元（UBP）-腔耦合完全被抑制.我们的方案突破了以往两个谐振子方案中耦合强度小于临界值的条件。此外，在我们的建议，可以诱导强克尔效应。这表明我们提出的方法可以用来研究弱耦合光机系统中的量子非线性和非经典效应。
2021-09-27 quant-ph
Non-perturbative Dynamical Casimir Effect in Optomechanical Systems: Vacuum Casimir-Rabi Splittings
我们研究了动态Casimir效应使用完全量子力学描述的腔场和振荡镜。我们不线性化的动态，也不采用任何参数或微扰近似。通过数值对角化光力学哈密顿量，我们表明，共振产生的光子从真空是由一个阶梯镜场{ \em真空拉比分裂}。我们发现真空辐射可以起源于初始纯机械激发态的自由演化，类似于激发态原子的自发发射。通过考虑相干驱动的镜子，使用主方程的方法来考虑损失，我们能够研究动态Casimir效应的光机耦合强度范围从弱到超强。我们发现，即使在低于腔模频率的机械频率下，也可以观察到光子从真空中共振产生。由于实验上难以实现的高机械频率被认为是实现动态卡西米尔效应的必要条件，因此这一结果消除了观察这种长期寻求的效应的主要障碍之一。我们还发现，动态Casimir效应可以在振荡镜和它在真空场中运动产生的辐射之间产生纠缠，从而产生真空Casimir Rabi振荡。
2017-09-03 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Photon blockade in quadratically coupled optomechanical systems
研究了单色光场弱驱动下二次耦合光机械腔的稳态光子统计。我们通过计算腔光子的二阶关联函数来研究光子阻塞。通过将系统限制在零光子、单光子和双光子子空间内，我们得到了关联函数的近似解析表达式。通过求解包含光学耗散和力学耗散的量子主方程，我们还数值研究了关联函数。结果表明，在深分辨边带和单光子强耦合区，单光子共振驱动将导致光子阻塞，而光子阻塞受到机械环境热噪声的限制.
2013-08-29 quant-ph
Single Photon Generation in a Cavity Optomechanical System induced by a Nonlinear Photonic Crystal
提出了一种在弱驱动非线性光子晶体混合腔光机系统中实现单光子封锁的新方案。即使当单光子光机械耦合强度小于光模衰减率时，也能实现亚泊松统计。该方案放宽了光机系统中光子封锁对强耦合的要求。结果表明，在通信波长处可以产生光子阻塞。
2017-06-08 physics.optics quant-ph
Coherence properties of coupled optomechanical cavities
在这项工作中，我们研究了由两个腔耦合到同一个机械谐振器的光机系统。我们认为每个腔都是弱泵浦的，并且腔之间的隧穿率很小。在这样的条件下，系统可以通过量子朗之万方程进行研究，并且可以微扰地找到稳态解。为了确保用于研究系统的近似和方法是合适的，将分析结果与数值模拟进行比较。我们研究的腔辐射场的统计特性，我们表明，取决于系统的参数的值，它是可能的，以修改腔的频谱，甚至增强子泊松性质的腔场。
2014-05-07 quant-ph
Microwave--Optical entanglement in a Strongly Coupled Electro-Optomechanical System
在微波-光纠缠的条件下，可以通过量子隐形传态实现微波-光之间的量子转换，即基于纠缠的量子转换。为了实现该协议，需要一个在两个频率之间具有高保真度的纠缠源。本文研究了强耦合条件下基于一般腔电光机械系统的微波与光纠缠的产生。在微波和光输出谱中显示了分裂，并且量化了两个模式之间的频率纠缠。我们证明了纠缠可以直接编码在频点自由度中，并提出了一个可行的实验来验证纠缠光子对。系统地分析了实验实现，并确定了较好的参数制度的纠缠验证。给出了一个不等式作为纠缠验证的判据，并分析了实际中的缺陷。
2020-01-16 quant-ph
Single photon transmission in strong three-mode optomechanical circulatory system
在少光子区，我们从理论上提出了一个可行的方案，在一个由交叉克尔（CK）型光机械循环系统（OMCS）中实现强耦合光机械循环，其中两个玻色模之间存在线性耦合，同时其中一个玻色模被强相干驱动，其余的被弱驱动.通过调节适当的强相干激光参数，导出了强三模OMCS的朗之万方程。我们指出这种强的光机耦合源于强相干驱动的CK耦合模，从而在相干态位移表象中增强了光机耦合，呈现出非线性的加强。通过对动力学矩阵的全数值模拟，得到了一组最优参数，在此条件下，最小的强OMCS在两个光模之间表现出单光子完全非互易传输，在光机械模之间表现出单向传输。对于探测场，系统呈现出光机械诱导透明（OMIT）行为。所得结果可广泛应用于环行器、二极管和晶体管等量子器件。此外，我们还简要地分析了由双机械模和一个光学模组成的系统，并进一步将其推广到广义耦合的一维光机阵列和任意模式的光机环网络。在实验上，该系统已被证明是通过各种实验协议和配置，例如光机械晶体和集成量子超导电路实现的。
2018-11-27 quant-ph
Strong-coupling effects in dissipatively coupled optomechanical systems
在本文中，我们研究腔光学机械系统中的机械振荡器的位置调制的谐振频率（色散耦合）和线宽（耗散耦合）的腔模式。利用量子噪声方法计算了光阻尼和光致频移。我们发现，耗散耦合系统具有两个参数区域提供放大和两个参数区域提供冷却。为了研究强耦合机制，我们精确求解线性化的运动方程并计算机械光谱和光谱。除了签名的正常模式分裂是类似的情况下，纯粹的色散耦合，光谱包含一个惊人的功能，我们追溯到法诺线形状的力谱。最后，我们表明，纯粹的耗散耦合可以导致光机械诱导透明，这将提供一个方便的实验方法来观察正常模式分裂。
2013-05-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cooling a harmonic oscillator by optomechanical modification of its bath
光学机械系统显示出巨大的前景，高灵敏度的传感力和修改的机械性能，通过光。例如，类似于中性原子和俘获离子，通过辐射压力对机械运动的激光冷却可以将单个机械模式带到它们的基态。传统的光机械冷却能够将额外的阻尼通道引入机械运动，同时将其热噪声保持在相同的水平，因此，机械模式的有效温度降低。然而，温度与品质因数的比率大致保持恒定，从而阻止了使用该方法的量子传感的显著进步。在这里，我们提出了一种方法，同时减少机械谐振器上的热负荷，同时提高其品质因数。在本质上，我们使用的光学相互作用，以动态修改的主导阻尼机制，提供类似于声子带隙的optomechanically-induced效果。感兴趣的机械模式被假定为弱耦合到其热浴，但强烈耦合到第二机械模式，这是冷却的辐射压力耦合到一个红色失谐腔场。我们还确定了一个现实的光学机械设计，有可能实现这种新颖的冷却方案。
2016-08-19 quant-ph
Controlling steady-state bipartite entanglements and quadrature squeezing in a membrane-in-the-middle optomechanical system with two Bose-Einstein condensates
我们从理论上研究了一个驱动的混合光学机械系统的膜在中间的配置包含两个相同的细长雪茄状的玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在膜的两侧。在弱相互作用下，BEC可以看作是Bogoliubov近似下的单模振子，它们通过辐射压相互作用与光场耦合，表现为两个准膜。结果表明，每个BEC的压缩程度及其与运动膜的纠缠度可以由另一个BEC的\textit{s}波散射频率来控制。由于每个BEC的\textit{s}波频率依赖于原子的横向囚禁频率，而横向囚禁频率是一个实验上可以控制的参数，因此可以通过另一个BEC的囚禁频率来控制另一个BEC的纠缠和压缩.
2017-07-10 quant-ph
Nano-optomechanical measurement in the photon counting regime
在光子计数机制下进行光学测量是现代物理学中反复出现的挑战，也是开发弱侵入探针的保证。在这里，我们研究这个想法的混合纳米光学机械系统组成的纳米线杂交到一个单一的氮空位（NV）缺陷。纳米谐振器的振动赋予量子发射器空间自由度，并且光子发射事件现在可以在空间和时间上变化。我们研究了纳米运动是如何被编码在探测到的光子统计上的，并探索了它们的时空相关特性。这允许当每个振荡周期检测不到一个光子时，在光子计数机制中以前所未有的低光强度定量测量纳米机械振荡器的振动，其中标准检测器是暗噪声限制的。这些结果具有探测弱相互作用的纳米谐振器，低温实验和调查单一移动标记的影响。
2015-03-11 physics.optics quant-ph
Quantum dynamics of an optomechanical system in the presence of photonic Bose-Einstein condensate
本文从理论上研究了微腔中几乎纯光子凝聚体与振荡机械膜的光-机相互作用。在Bogoliubov近似下，由于凝聚相中存在大量的光子，光子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的Bogoliubov模与膜的机械运动之间存在线性的强有效耦合，该耦合依赖于非线性的光子-光子散射势.这种耦合导致机械运动的冷却、简正模分裂、输出光场的压缩以及腔场激发模与机械模之间的纠缠。我们发现，一方面，光子气体的非线性增加了微腔输出光场的压缩程度和高温冷却过程的效率。另一方面，它降低了振动膜位移谱的NMS和光机械纠缠度。此外，光子BEC的温度可以用来控制上述现象。
2016-10-14 quant-ph
The photon blockade effect in optomechanical systems
本文分析了弱驱动光机械系统的光子统计特性，讨论了在单光子强耦合条件下的光子阻塞效应。我们提出了一个直观的解释，这种效果的位移振子状态，并推导出腔激发光谱和双光子关联函数$g^{(2)}(0)$的解析表达式。我们的研究结果预测了在强耦合和边带分辨相结合的情况下出现的非经典光子关联，并提供了强耦合光力学中光子-光子相互作用的第一个详细的理解。
2011-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon blockade in non-Hermitian optomechanical systems with nonreciprocal couplings
该研究在弱耦合近似下探究带双纳米颗粒的受激回音壁模式微腔非厄米光力系统的光子阻塞，分析奇异点与非奇异点处的常规、非常规光子阻塞特性及参数影响，为非厄米光力系统制备单光子源提供可行灵活方案。
2024-04-17 quant-ph
Subthreshold phonon generation in an optomechanical system with an exceptional point
本文研究具有例外点的双光学模式光机械系统，发现当外部泵浦波振幅低于例外点对应值时，周期性调制外部波振幅可在光机械不稳定性阈值以下同时产生光子和声子。
2022-12-11 physics.optics quant-ph
Weak force sensing based on optical parametric amplification in a cavity optomechanical system coupled in series with two oscillators
本文提出在腔光力学系统中结合光学参量放大与两个串联耦合振子，通过简正模劈裂和腔场压缩的联合效应抑制量子噪声，从而提升弱力传感精度。
2024-08-07 quant-ph
Chimera states in small disordered optomechanical arrays
弱耦合非线性振子的同步是自然科学中普遍存在的现象。我们研究了光机阵列的动力学-与辐射压力相互作用的机械柔性结构网络-被驱动到自振荡。这些系统提供了一个方便的平台来研究同步现象，并具有潜在的技术应用。我们证明，该系统支持存在长寿命的嵌合体状态，其中部分阵列同步，而其他人不。通过结合数值和分析分析，我们表明，这些嵌合体状态只能出现在无序的存在。
2019-05-03 cond-mat.dis-nn quant-ph
Normal Mode Splitting and Antibunching in Stokes and Anti-Stokes Processes in Cavity Optomechanics: Radiation Pressure Induced Four-Wave Mixing Cavity Optomechanics
本文研究了强耦合条件下腔光学力学中的斯托克斯和反斯托克斯过程。斯托克斯和反斯托克斯信号表现出显著的简正模分裂。我们报告斯托克斯信号的增益。我们还报告寿命分裂时，泵浦功率小于正常模式分裂的临界功率。非线性Stokes过程为研究强耦合腔力学提供了一种有效的方法。我们还研究了由光机系统自发产生的斯托克斯和反斯托克斯光子之间的相关性。在零温度下，我们的纳米力学系统导致自发产生的光子表现出光子反聚束和那些违反柯西-施瓦茨不等式之间的相关性。
2010-03-30 quant-ph
Shelving-style QND phonon-number detection in quantum optomechanics
提出了一种基于“搁置”式测量的光学机械量子非破坏（QND）声子数探测新方法。该方案使用了一个双模光学机械系统，其中两个光子模式的频率分裂与机械频率近共振。强光学驱动和潜在的非线性光学机械相互作用的组合产生了便于测量的类自旋动力学。这种方法允许声子数测量完成参数比其他计划，这是有限的弱驱动。该方案的最终功率由单光子光机械协同度的大小控制。
2017-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable linear and quadratic optomechanical coupling for a tilted membrane within an optical cavity: theory and experiment
我们提出了一个实验研究的光学机械系统形成的振动薄半透明膜内的高精细光学腔。我们表明，光学腔模式和振动模式的膜之间的耦合可以通过改变膜的位置和方向进行调谐。特别是，我们证明了一个大的二次色散光机械耦合对应于避免交叉弱耦合在膜表面的散射光腔模式。用腔本征模的一阶微扰处理很好地解释了实验结果。
2011-12-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
On-chip mechanical exceptional points based on an optomechanical zipper cavity
例外点（EPs）代表了非厄米系统中一种独特的光谱奇异性，近年来人们利用光学EPs研究了一些有趣的物理概念。作为一个超越光子学的系统，与许多物理系统耦合的机械振荡器预计将被进一步开发的EP用于机械传感，拓扑能量转移，非互易动力学等。在这项研究中，我们展示了芯片上的机械EP与硅光机械拉链腔，其中两个近简并的机械呼吸模式耦合通过一个单一的共本地化的光学模式。通过剪裁两个机械振子之间的耗散耦合和相干耦合，成功地观察到EP的一个显著特征，即具有1/2阶响应的光谱分裂。我们的工作提供了一个综合的平台，研究与硅芯片上的机械EP相关的物理，并提出了它们可能的应用超灵敏测量。
2022-02-26 physics.optics quant-ph
Single-molecule strong optomechanical regimes in SERS via hybrid plasmonic cavities
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Condensed Matter Physics Center (IFIMAC)（凝聚态物理中心（IFIMAC））；Instituto Nicolás Cabrera（尼古拉斯·卡布雷拉研究所）
该研究利用混合等离激元腔实现单分子强光力学 regime，通过特定模式照射观测到SERS光谱增强分裂，计算二阶光子关联以表征非经典特性，为SERS领域提供了新的光力学调控方案。
2026-11-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum controlled-Z gate for weakly interacting qubits
我们提出并实验证明了一个在两个弱相互作用系统之间实现最大纠缠量子控制Z门的方案。我们利用量子干涉有条件地增强了量子比特间的耦合。在量子比特间相互作用之前和之后，其中一个量子比特相干耦合到辅助量子系统，最后投影回量子比特子空间。我们通过实验验证了这种技术的实际可行性，通过使用线性光学设置与弱干涉耦合之间的单光子量子比特。我们的程序是普遍适用于广泛的物理平台，包括混合系统，如原子云或光耦合到光机械振荡器。
2015-09-18 quant-ph
Squeezing of a movable mirror via the dissipative optomechanical coupling
本文研究了耗散光学力学中可动镜的压缩效应，其中振荡镜同时调制腔模的谐振频率和线宽。通过在相干驱动激光场的作用下，向腔中输入一束弱得多的宽带压缩真空光，利用基于密度算符的一般库理论，在相互作用图中对系统采用约化密度算符，从而消去库变量，导出了腔镜系统的主方程.当镜与腔模弱耦合时，我们发现在激光冷却到基态的条件下，通过量子噪声的完全相消干涉，驱动腔场可以有效地充当可动镜的压缩真空库，从而实现光场压缩到可动镜的有效传递，这与腔体阻尼率和机械频率之间的比率无关。当镜与腔模适度耦合时，光子激发可以完全消除量子噪声的相消干涉，从而使镜偏离理想压缩态。
2013-04-22 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
Ultrastrong parametric coupling between a superconducting cavity and a mechanical resonator
我们提出了一种新的光机械装置，其中的微机械膜的运动耦合到一个三维超导腔的微波谐振。通过这种结构，我们实现了超强的参数耦合，其中耦合率不仅超过了系统中的耗散率，而且还可以与机械频率本身相媲美。在这种情况下，光机械相互作用引起的频率分裂之间的杂交正常模式，达到88%的裸机械频率，由基本参数不稳定性的限制。这种耦合也超过了机械热退相干速率，使超快量子态转移和纠缠产生的新应用成为可能。
2019-06-26 quant-ph
Nonlinear effects in modulated quantum optomechanics
非线性量子机制是实现有趣的量子效应的关键，在现代量子科学中有着广泛的应用。本文提出了一种有效的方法，使原本处于弱耦合区的调制光机械系统（OMS）达到非线性量子区。机械弹性常数和光机相互作用周期性地调制。这导致的结果，共振光-机相互作用可以有效地增强到单光子强耦合制度的调制诱导的机械参量放大。此外，通过引入压缩真空库，可以完全抑制放大的声子噪声，最终实现弱耦合OMS中的光子阻塞。所达到的非线性量子机制也允许我们设计非经典态（例如，薛定谔猫态）的腔场，这是强大的声子噪声。这项工作提供了另一种方法来提高的OMS的量子非线性，这应该扩大腔光学力学在量子领域的应用。
2017-12-21 quant-ph
Observation of Brillouin optomechanical strong coupling with an 11 GHz mechanical mode
实现与高频声子的腔-光机强耦合为量子技术的发展提供了丰富的途径，包括量子态转移、存储和转导，以及使宏观声子自由度的几个基础研究成为可能。然而，实现这种与GHz机械模式的耦合已被证明是具有挑战性的，其中一个突出的障碍是许多材料中的材料和表面诱导的光学吸收。在这里，我们规避这些挑战，并报告观察光学机械强耦合到一个高频率（11 GHz）的熔融石英回音壁微谐振器通过电致伸缩布里渊相互作用的机械模式。使用光外差检测方案，反斯托克斯光从谐振腔背散射测量和正常模式分裂和避免交叉观察记录的光谱，提供明确的签名强耦合。通过使用辅助泵浦共振，光机械耦合率达到高达$G/2π= 39 \ \text{MHz}$的值，其中耦合主导光学（$κ/2π= 3 \ \text{MHz}$）和机械（$γ_\text{m}/2π= 21 \ \text{MHz}$）振幅衰减率。我们的发现为利用光和声进行光量子控制提供了一种很有前途的新方法。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
The nature of the Lamb shift in weakly-anharmonic atoms: from normal mode splitting to quantum fluctuations
当两能级系统（TLS）耦合到电磁谐振器时，其跃迁频率响应于电磁场的量子真空波动而变化，这种现象称为兰姆位移。值得注意的是，通过用谐振子代替TLS，正常模式分裂导致了数量上类似的位移，而没有考虑量子涨落。在弱非谐系统中，位于谐振子和TLS之间，这种位移的起源可能不清楚。这方面的一个例子是电路量子电动力学（QED）中transmon量子比特的色散位移。虽然通常被称为兰姆位移，但在电路QED光谱学中观察到的色散位移可能包含来自正常模式分裂的显着贡献，而不是由量子涨落驱动的，提出了一个问题：这种位移有多少是量子起源的？在这里，我们对待正常模式分裂分别从量子真空涨落诱导的位移的弱非谐系统的哈密顿量，提供了一个框架，了解所观察到的频率偏移的程度可以归因于量子涨落。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Parametrically enhancing sensor sensitivity at an exceptional point
本文提出通过参数驱动耦合光力系统，在异常点处同时利用频率分裂和耗散移动机制显著增强非厄米质量传感器灵敏度，并验证了非线性效应及在纳米颗粒检测和水处理中的应用潜力。
2024-01-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear effects of atomic collisions on the optomechanical properties of a Bose-Einstein condensate in an optical cavity
在本文中，我们从理论上研究了原子碰撞对驱动光学腔内一维玻色-爱因斯坦凝聚体行为的影响。我们发展的离散模式近似的凝聚考虑到带间跃迁由于s波散射相互作用。我们表明，在Bogoliubov近似下，原子-原子相互作用转移的激发模式的能量，也起到了光参量放大器的作用，Bogoliubov侧模，可以影响其正常模式分裂行为。另一方面，由于原子碰撞，腔的谐振频率发生了移动，导致腔光子数减少，Bogoliubov模损耗。此外，它降低了原子-光子的有效耦合参数，从而导致Bogoliubov模与光场之间的纠缠度降低。
2012-11-12 cond-mat.quant-gas quant-ph
Instabilities near ultrastrong coupling in microwave optomechanical cavity
本文在超导腔-机电器件中实现接近超强耦合的机械极化激元分裂，系统观测并建模了随泵浦参数变化的丰富不稳定动力学及混沌行为。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Beating the standard quantum limit for force sensing with a coupled two-mode optomechanical system
光力学允许将弱力转换为光场，许多努力接近标准量子极限。我们考虑力传感使用的镜子在中间的设置，并使用两个耦合腔模式从正常模式分裂分离泵和探测场。我们发现，这种双模模型可以减少到一个有效的单模模型，如果我们驱动的泵模式强烈和检测信号从弱探测模式。最佳的力检测灵敏度在零频率（DC）的计算，我们表明，可以击败标准的量子极限驱动腔接近不稳定。可实现的最佳灵敏度受到机械热噪声和光学损耗的限制。我们还发现，保持最佳灵敏度的带宽是成比例的解决边带制度的腔阻尼。最后计算了输出信号的压缩谱，结果表明，采用高品质因数、低热声子数的机械振荡器，在直流下实现几乎完全的压缩是可能的。
2013-03-29 physics.optics quant-ph
Enhancing a slow and weak optomechanical nonlinearity with delayed quantum feedback
量子光学的核心目标之一是在单光子之间产生大的相互作用。光与光机械系统中的运动相互作用可以感知位移的微小波动，并且还通过辐射压力施加力。这两种效应合在一起，意味着两个光子可以在以运动为媒介的相互作用中“感知”彼此的存在。人们普遍认为，对于一个光机械系统来调节单光子之间的强相互作用，机械系统必须在光子丢失之前做出响应（$ω_m > κ$），并且辐射压力必须产生足够大的位移来改变系统的光学特性（$g_0 > κ$）。实现这种“真空强耦合”的挑战阻止了实验证明单光子相互作用。在这项工作中，我们表明，通过添加一个相干的反馈通道，以缓慢的机械系统（$ω_m < κ$）是弱非线性（$g_0 < κ$），两个空间分离的单光子可以有效地相互作用，确定性地通过一个谐振器的机械运动。为了数值分析我们的系统，我们必须求解耦合到长波导反馈通道的光机系统的状态的薛定谔方程。我们实现了一个矩阵乘积态的方法，以保持跟踪和发展的完整的量子态的系统在一个有效的方式。我们半经典地分析这个过程，然后用数值方法求解全量子动力学，以找到光力学的半经典和量子机制之间的交叉点。最后分析了实现该协议的实验前景。
2017-10-11 physics.optics quant-ph
Quantum back action cancellation in the audio band
本文报道了光机械腔中量子反作用噪声的消除。我们进行两个测量的位移的微谐振器，一个在反射的腔，和一个在传输的腔。我们表明，测量的振幅正交的光在光机械腔的传输允许我们取消1 kHz和50 kHz之间的反作用噪声，并获得更灵敏的测量的微谐振器的位置。为了确认反向作用被消除，我们测量了传输信号中的噪声作为循环功率的函数。通过将透射光分束到两个光电探测器上，并对两个信号进行互相关，我们消除了散粒噪声的影响，测量了无量子噪声的热噪声谱。消除这种频率范围内的反作用效应是一项重要的技术演示，该技术可用于减轻干涉引力波探测器（如Advanced LIGO）中的反作用效应。
2018-12-25 quant-ph
Quantum noise reduction using a cavity with a Bose Einstein condensate
本文研究了一个玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的集体密度激发（Bogoliubov模）与腔场耦合的光机系统。我们发现，光学力改变的频率和阻尼常数的集体密度激发的BEC。我们进一步分析了有限原子两体相互作用下，由于腔场的涨落与凝聚态的涨落的混合而产生的简正模分裂。NMS被发现消失的两体相互作用的小值。我们进一步证明了凝聚体的密度激发可以用来压缩光束的输出量子涨落。该系统可以作为使用玻色-爱因斯坦凝聚体的量子涨落的光学机械控制。
2010-04-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Tunable phonon blockade in weakly nonlinear coupled mechanical resonators via Coulomb interaction
在微纳机械谐振器中实现量子力学行为吸引了持续的研究努力。观察力学物体量子性质的方法之一是通过声子阻塞机制。在这里，我们表明，声子封锁可以实现在两个弱非线性机械谐振器耦合的库仑相互作用的系统。最佳的封锁出现作为导致双声子激发的路径之间的破坏性量子干涉的结果。观察到，与施加在一个机械谐振器上的单个驱动相比，驱动两个谐振器在许多方面可以是有益的;例如，就声子阻断的温度灵敏度而言，以及就可调谐性而言，通过外部地控制第二驱动的振幅和相位。我们还表明，通过辐射压力引起的耦合在光机械腔，声子相关性可以间接测量的腔模式的光子相关性。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Energy level splitting for weakly interacting bosons in a harmonic trap
本文研究二维各向同性谐振子势阱中具有弱接触相互作用的全同量子玻色子。当相互作用被关闭时，能级是等距的并且高度简并。在耦合参数的线性顺序，这些简并能级分裂，我们研究这种分裂的模式。事实证明，这个问题在数学上等同于将二维Gross-Pitaevskii方程的量子共振系统对角化，其经典对应物先前已在湍流的数学文献中研究过。我们的目的是探索这个共振系统的对称性和能量边界的影响，以前研究的经典情况下，量子能级分裂。利用对称性可以简化分裂谱的数值计算。我们的分析明确地描述了从每个未扰动能级发出的最高能量状态。我们进一步讨论了量子混沌理论的精神的能级间距分布。在将特征值分成已知守恒律的块后，我们观察到特定大块内的维格纳-戴森统计，这使得在已经明确已知的对称性之外的问题中几乎没有空间进一步可积结构。
2019-08-13 cond-mat.quant-gas hep-th math-ph
Single-photon nonlinearities in two-mode optomechanics
我们提出了一个详细的理论分析的弱驱动多模光机系统，其中两个光学模式是强和近共振耦合到一个单一的机械模式通过三波混频相互作用。我们计算了两个光场的一次和两次强度相关性，并将它们与原子-腔系统中的类似相关性进行了比较。非经典光子的相关性时出现的光机耦合$g$超过腔衰减率$κ$，我们讨论的签名，单，双光子共振以及量子干涉。我们还发现了一个长寿命的相关性，衰减缓慢的机械衰减率$γ$，反映了一个单一的声子状态检测后的光子预示着准备。我们的结果提供了深入了解多模光力学的量子机制，与潜在的应用量子信息处理与光子和声子。
2012-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposal for constraining non-Newtonian gravity at nm range via criticality enhanced measurement of resonance frequency shift
我们提出了一个量子力学方法，在纳米范围内约束非牛顿引力。在该方法中，采用混合电光机械系统。在强驱动场的作用下，可以得到与机械振子的谐振频率有关的机电子系统的简正模分裂。此外，我们研究的简正模分裂的方差之间的关系和共振频率偏移所引起的外来力的梯度，假设我们的系统是在临界点操作。此外，通过抑制Casimir背景，我们对非牛顿引力设置了一个约束，在1纳米范围内将以前的边界提高了约7倍。我们的结果表明，我们的方法可以考虑在相关的实验搜索。
2021-07-25 hep-ex quant-ph
Sideband-resolved resonator electromechanics on the single-photon level based on a nonlinear Josephson inductance
光机械系统中的光-物质相互作用是超灵敏探测方案[1，2]以及声子和光子量子态[3-10]产生的基础。机电系统在微波范围内实现这种光机械相互作用。在这种情况下，电容耦合装置表现出高达280 Hz的相互作用速率[11]。互补的，早期的建议[12-15]和实验[16，17]表明，电感耦合方案是可调的，并有可能达到真空强耦合制度。在这里，我们遵循后一种方法，将部分悬浮超导量子干涉器件（SQUID）集成到微波谐振器中。机械位移转化为SQUID回路中的时变通量，从而提供电感机电耦合。我们展示了一个边带解决机电系统的可调真空耦合率高达1.62 kHz，实现sub-aN Hz-1/2力的灵敏度。此外，我们研究了大机械振幅的微波谐振器的频率分裂确认大耦合。所提出的电感耦合方案显示了高潜力的SQUID为基础的机电目标的全部财富的本质非线性光力学哈密顿量。
2019-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong coupling at room temperature with a centimeter-scale quartz crystal
本文报道了一种室温下厘米级石英晶体光机械系统，通过独立控制泵浦功率和频率失谐，实现了体声波谐振器的强耦合，并观测到正规模劈裂和回避交叉，为宏观量子器件应用提供新途径。
2024-05-28 physics.optics quant-ph
Creation and precise spectroscopy of $^{86}$Sr$_2$ halo molecules
Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Warsaw（华沙大学）
本研究通过单光子光结合反应制备 $^{86}$Sr$_2$ 环状分子，并利用光谱技术测量振动分裂以确定弱束缚态的绝对束缚能，为分子同位移测量奠定基础。
2026-01-09 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
Nonperturbative optomechanics with thin, weakly reflective intracavity dielectrics
Caltech（加州理工学院）；University of California, Davis（加州大学戴维斯分校）
该研究针对横向覆盖全光模式的薄弱反射腔内电介质板，揭示其非微扰光力学效应，提出其可重构腔场、实现零失谐光冷却，确立了腔光力学的新 regime。
2026-11-06 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
