Synthesizing electromagnetically induced transparency without a control field in waveguide QED using small and giant atoms
三能级原子中光子的吸收可以通过在其中一个原子跃迁处施加相干驱动来控制和操纵。这种吸收被完全抵消，原子因此变得完全透明的情况被称为电磁感应透明（EIT）。EIT的特征是与其中心频率处的荧光猝灭相关联的窄透明窗口，这表明在该特定点处的非弹性散射被抑制。在波导量子电动力学（QED）中，当多个密集的量子发射体耦合到波导时，会出现类似EIT的透明窗口。透明性取决于原子的分离和能量失谐。在这项工作中，我们研究了一些不同的设置与二能级原子在波导QED都表现出EIT类透明窗口。与真正的三能级原子的情况不同，在我们考虑的系统中不需要驱动场，并且能级的相干耦合由波导介导。我们特别区分具有真正EIT样动力学的系统和那些表现出透明窗口但缺乏荧光猝灭的系统。我们所考虑的系统由小原子和巨原子组成，可以通过与光子或声子耦合的人造原子在实验上实现。这些系统可以为许多EIT应用提供更简单的路线，因为无需外部驱动。
2020-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Waveguide-QED-based measurement of a reservoir spectral density
谱密度（SD）函数在开放量子系统（OQS）的研究中具有核心作用。我们发现了一种允许SD的“静态”测量的方法-即，它既不要求OQS被初始激发，也不要求在时间上跟踪它的时间演化，这不限于弱耦合状态。这是通过一维光子散射耦合到OQS通过旋转波近似的零温度水库。我们发现，SD轮廓是一个普适的简单函数的光子的反射率和透射率。因此，它可以直接从光子的反射和透射光谱推断出来。
2015-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoherence-free interaction between giant atoms in waveguide QED
在使用天然和人造原子的量子光学实验中，原子通常足够小，与它们相互作用的电磁辐射的波长相比，它们可以近似为点状。然而，超导量子比特耦合到曲折的传输线，或表面声波，可以实现“巨大的人造原子”，耦合到玻色子场在几个点，波长分开。在这里，我们研究了多个巨原子在多个点耦合到一维（1D）波导的设置。我们发现，巨原子可以通过波导保护从散相干，但仍然有交换相互作用介导的波导。与无退相干的子空间不同，这里整个多原子希尔伯特空间都不受退相干的影响。这对于“小”原子来说是不可能的。我们进一步展示了如何在具有多个原子的设置中设计这种无消相干的相互作用，以实现，例如，具有最近邻耦合的一维原子链或具有全对全连接性的原子集合。这可能在量子模拟和量子计算中具有重要的应用。
2017-11-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Oscillating bound states in waveguide-QED system with two giant atoms
School of Physical Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学物理科学与技术学院）
研究双巨原子耦合波导系统的连续束缚态，通过分析原子参数和耦合配置，揭示衰减抑制机制，发现静态和振荡束缚态，为量子信息处理提供新平台。
2025-08-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Unconventional quantum optics in topological waveguide QED
拓扑材料的发现挑战了我们对凝聚态物理的理解，并导致了新颖和不寻常的现象。这激发了最近的发展，将拓扑概念引入光子学，使光以奇异的方式表现。在这里，我们预测几个非常规的量子光学现象时发生的量子发射器与拓扑波导QED浴，即，光子模拟的苏-施里弗-赫格模型。当发射器频率位于拓扑带隙内时，出现手性束缚态，其仅位于发射器的一侧（右侧或左侧）。在存在多个发射体的情况下，它介导它们之间的拓扑、长程可调相互作用，这可以产生奇异相，如双Néel有序态。相反，当发光体的光学跃迁与能带共振时，我们发现非常规的散射特性和不同的超/亚辐射态取决于能带拓扑。我们还研究了开放边界条件的浴的情况下，了解拓扑边缘状态的作用。最后，我们提出了几个实现这些现象可以观察到与国家的最先进的技术。
2019-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Polariton waveguides from a quantum dot chain in a nanowire photonic crystal: an architecture for quantum information science and waveguide QED
我们介绍了一种极化激元波导结构，它是由一个基于光子晶体的光子晶体波导和一个嵌入在每个晶胞中的量子点组成。使用现实的设计和参数，我们推导和计算这些极化激元波导的基本电磁特性，重点是光子格林函数和局域光态密度（LDOS）。无限和有限尺寸的波导被认为是，后者的属性使用戴森方程的方法计算，没有任何近似。我们证明了LDOS的戏剧性增加，和丰富的基本控制，由于强的光-物质的相互作用，在每个单元格通过周期性的量子点相互作用。因此，这些结构允许探索波导量子电动力学的新制度。作为一个应用实例，我们考虑了外部目标量子点与有限尺寸极化子波导的耦合，并表明即使对于适度的偶极强度，单个量子点强耦合机制也是容易实现的。
2015-09-04 cond-mat.mes-hall
Few-photon single-atom cavity QED with input-output formalism in Fock Space
描述腔与二能级原子相互作用的Jaynes-Cummings（JC）系统是量子光学中最重要的系统之一。在Fock空间中，利用输入输出理论，我们得到了波导侧耦合JC系统中单光子和双光子输运的解析解。利用这些结果，我们讨论了强耦合和弱耦合两种情况下JC系统作为波导光子开关的条件
2012-08-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Waveguide QED: Power Spectra and Correlations of Two Photons Scattered Off Multiple Distant Qubits and a Mirror
我们研究了两能级系统（2LS）在不同的点耦合到一维波导，其中一端是开放的，另一端是开放的（无限波导）或关闭的镜子（半无限）。在注入两个光子（对应于弱相干驱动）时，共振荧光和光子相关性由有效量子比特跃迁频率和衰减速率形成，其基本上由干涉效应修改。与无限波导中的公知结果相反，由耦合到半无限波导的单个2LS反射的光子最初聚束，该结果可以简单地由受激发射解释。随着2LS的数量增加（这里考虑到10个），相关性中的快速振荡会持续很长时间。例如，当入射光子稍微失谐时，无限波导中的透射光子高度反聚束。另一方面，在共振驱动时，非相干反射光子主要分布在光子带隙和几个尖锐的侧峰内。这些特征可以通过考虑马尔可夫体系中单粒子格林函数的极点与时滞相结合来解释。我们的计算不限于马尔可夫制度，我们得到了几个完全非马尔可夫的结果。我们发现，一个单一的2LS在半无限波导不能通过将其放置在节点的光子场去耦，在最近的结果在马尔可夫制度。我们的结果说明了当几个量子比特强耦合到总线（波导）时，可能会发生在量子信息处理中的复杂性。
2015-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical switching of electron transport in a waveguide-QED system
研究发现，光子能量和极化对耦合到光子腔的波导中的电子开关有很强的影响。因此，在系统中的电荷动力学研究在两个不同的制度，为关闭和共振光子场。在非共振光子场中，光子能量小于波导系统的前两个最低子带之间的能量间隔，电荷在波导之间分裂，实现$\sqrt{\rm NOT}$ -量子逻辑门作用。在非共振光子场中，由于第一子带的光子复制态在第二子带区的出现引发了量子非跃迁，电荷从一个波导完全切换到另一个波导.此外，还论证了光子极化对控制波导系统中电荷运动的重要性.电子电路中的电荷切换思想可能有助于构建量子比特.
2016-02-16 cond-mat.mes-hall
Entangled Photon-Pair Emission in Waveguide Circuit QED from a Cooper Pair Splitter
理论上研究了由双量子点构成的Cooper对分离器在波导电路QED架构下的纠缠光子对发射，揭示了其源于Andreev束缚态的频率纠缠机制，并验证了方案在现有技术下的可行性。
2025-05-29 cond-mat.mes-hall
Flat band mediated photon-photon interactions in 2D waveguide QED networks
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Padua Quantum Technologies Research Center, Universitá degli Studi di Padova（帕多瓦大学帕多瓦量子技术中心）
该研究通过二维波导量子电动力学网络中的平板带介导光-光相互作用，揭示了发射体集体行为与有效光-光相互作用在高度关联光子态研究中的作用。
2026-01-03 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
Resonant Energy Transfer and Collectively Driven Emitters in Waveguide QED
本研究在波导量子电动力学中直接观测到两个远距离发射体间的共振能量转移，并演示了集体驱动方案以选择性填充亚辐射态，从而抑制发射，为多发射体系统的量子纠缠生成和鲁棒光子态制备提供了新途径。
2025-02-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Waveguide QED: Many-Body Bound State Effects on Coherent and Fock State Scattering from a Two-Level System
两能级系统（TLS）与玻色子模之间的强耦合产生了戏剧性的量子光学效应。我们考虑一个一维连续耦合到一个单一的本地化TLS的玻色子，一个系统，可以实现在各种等离子体，光子，或电子的背景下。我们提出了精确的多体散射本征态，通过施加开边界条件。多光子束缚态出现在两个或多个光子的散射中，由于光子与TLS之间的耦合。这种束缚态的Fock和相干态波包的散射有很大的影响，特别是在中间耦合强度制度。我们比较了透射光与具有相同平均光子数的相干态的统计：随着相互作用强度的增加，单光子概率被迅速抑制，并且由于多体束缚态，双光子和三光子概率大大增强。这导致非泊松光。
2010-09-27 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Long-range waveguide-quantum electrodynamics with left-handed transmission lines
Northwestern University（西北大学）；University of Massachusetts, Lowell（马萨诸塞大学洛厄尔分校）；Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）
本文提出一种具有本征远距离相互作用的波导量子电动力学系统，利用左-handed传输线实现原子与光子的远距离耦合，展示出代数局部化和加速光子传播特性。
2026-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
A spin quantum bit with ferromagnetic contacts for circuit QED
我们从理论上提出了一种基于双量子点与铁磁元素接触的自旋量子比特方案。界面交换效应使自旋的全电操纵和超导共面波导腔的可切换强耦合成为可能。我们的设置不依赖于任何特定的能带结构，并且原则上可以用许多不同类型的纳米导体来实现。这允许设想片上单自旋操纵和读出使用腔QED技术。
2010-10-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Frustration-induced anomalous transport and strong photon decay in waveguide QED
我们研究了光子在一维环境中的传播，该环境由两个非相互作用的光子组成，这两个光子令人沮丧地耦合到单个自旋1/2。这种超强的受抑耦合导致了光和物质自由度的极端混合，导致自旋的瓦解和“修饰自旋”或极化子描述的崩溃。使用数值和分析方法相结合，我们表明，弹性响应变得越来越弱，在有效的自旋频率，而不是显示越来越强，在更高的能量和宽带响应。我们还表明，光子可以衰减成多个更小的能量的光子。这些非弹性过程的总概率可以与总弹性散射率一样大，或者是总散射率的一半，这是尽可能大的。受抑自旋诱导强各向异性光子-光子相互作用，其中物种间相互作用占主导地位。我们的研究结果是相关的国家的最先进的电路和腔量子电动力学实验。
2021-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Nonlinear dynamical Casimir effect and Unruh entanglement in waveguide QED with parametrically modulated coupling
本文针对波导QED中运动量子比特阵列，建立了结合微扰图技术与master方程的通用理论框架，揭示了方向性动力学卡西米尔效应和可纠缠的集体Unruh效应，并分析了辐射反作用对力学谱的影响。
2024-08-30 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Photodetection of propagating quantum microwaves in circuit QED
我们开发的超材料的理论组成的离散量子吸收器阵列内的一维波导，实现了高效率的微波光子探测器。一个基本的设计包括几个亚稳态超导纳米电路内传播和耦合到一个一维波导中的电路QED设置。由于对光子激发的选择性吸收，{ \it传播}量子微波场的到达会引起吸收体内部能级布居的不可逆转的变化。这种设计是研究使用一个正式的，但简单的量子场论，这使我们能够评估单光子吸收效率为一个和多个吸收体设置。作为一个例子，我们考虑一个特定的设计，结合了共面同轴波导与超导相位量子比特，一个自然的，但不是唯一的操场实验实现。这项工作和一个可能的实验实现可能会刺激“全光”量子信息处理与传播量子微波的到来，其中微波光电探测器可以发挥关键作用。
2009-06-23 astro-ph.IM cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Quantum Simulation of the Ultrastrong Coupling Dynamics in Circuit QED
我们提出了一种方法，通过在标准电路QED中对它们的动力学进行量子模拟，来获得对光-物质相互作用的超强（USC）和深强（DSC）耦合机制的物理实验访问。该方法利用双音驱动方案，使用最先进的电路QED技术，并且可以容易地扩展到一般的腔QED设置。我们提供了USC/DSC量子效应的例子，否则将无法访问。
2012-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Fibonacci Waveguide Quantum Electrodynamics
Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；Università degli Studi di Palermo（巴勒莫大学）
研究斐波那契波导在量子电动力学中的应用，展示无退相干相干相互作用及两种典型案例的分析，证明其作为实验可行的多功能平台。
2026-04-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Circuit QED using a semiconductor double quantum dot
在由GaAs双量子点和共面波导谐振腔组成的耦合量子比特谐振腔系统中观察到真空拉比分裂。导出的量子位-谐振腔耦合强度和退相干率的值表明强耦合，这保证了系统中的明显真空拉比振荡。退相干的幅度是合理的解释在GaAs中的压电声学声子的电子耦合。
2012-06-04 cond-mat.mes-hall
Van der Waals waveguide quantum electrodynamics probed by infrared nano-photoluminescence
本研究构建WSe₂包裹MoTe₂单层的范德华波导结构，利用干涉式纳米光致发光技术观测自发辐射的空间振荡图案，结合波导QED模型量化Purcell增强速率，推动全vdW QED波导发展。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall physics.optics
