Dynamical Backaction Evading Magnomechanics
本文通过精确匹配混合磁振子-光子模式的散射率，实现了完全规避动力学反作用的腔磁力力学测量，消除了反作用阻尼，为需要避免反作用干扰的应用提供了新方法。
2023-03-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Critical quantum sensing via backaction-evading continuous measurement
Research Center for Quantum Physics and Technologies, Inner Mongolia University（内蒙古大学量子物理与技术研究中心）；School of Physical Science and Technology, Inner Mongolia University（内蒙古大学物理科学与技术学院）；Graduate School of China Academy of Engineering Physics（中国工程物理研究院研究生院）
通过利用量子临界性和量子测量反作用，提出一种提升开放量子-光学传感器精度的新协议。
2026-10-14 quant-ph
Optomechanical dual-beam backaction-evading measurement beyond the rotating-wave approximation
我们提出了明确的时间周期量子朗之万方程的精确解析解描述了一个单一的机械振荡器正交由于Braginsky，Vorontsov和索恩的双光束反作用逃避测量超出常用的行波近似。我们发现，反转项导致额外的边带的光学和力学光谱和修改的主峰。在物理上，测量的反作用是由于机械谐振器周期性地耦合到仅包含腔滤波散粒噪声的光场正交。由于这一事实是独立的其他自由度的谐振器可能耦合到，我们的解决方案可以推广，包括耗散或参数压缩振荡器，以及最近的双模反作用规避测量。
2016-11-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
A general approach to backaction-evading receivers with magnetomechanical and electromechanical sensors
本文提出利用传统电磁换能器实现规避反作用的直接速度测量理论模型，通过构建玩具模型评估测量噪声，发现读出方案选择决定对机械子系统位置或速度的获取，为暗物质粒子直接探测等基础物理实验指明了方向。
2023-11-16 quant-ph
Two-Tone Optomechanical Instability and Its Fundamental Implications for Backaction-Evading Measurements
虽然由于测量反作用，量子力学对机械运动的干涉测量的精度施加了基本限制，但是耦合的非线性性质也导致参数不稳定性，其通过限制干涉仪中的功率而对灵敏度施加实际限制。这种不稳定性已经在引力波探测器的背景下被广泛研究，它们的存在最近在Advanced LIGO中被报道。在这里，我们观察实验和理论上描述了一种新型的光学机械不稳定性，出现在双音反作用规避（BAE）测量，旨在克服标准的量子限制，并证明在光学域与光子晶体纳米梁的效果，并在微波域与微机械振荡器耦合到微波谐振器。与众所周知的振荡参数不稳定性，发生在单色调，蓝色失谐泵浦，其特征在于由消失的有效机械阻尼，在平衡的双色调光学力学的参数不稳定性是指数，是一个结果的两个泵频率的小失谐误差。它的起源可以理解为在一个旋转的框架，由于光学弹簧效应的有效机械频率的消失。与直觉相反，即使在完全平衡的腔内场的存在下，也会发生不稳定性，并且可能发生两种失谐迹象。我们发现与我们的理论预测很好的定量协议。由于对调谐精度的约束随着探测器功率的增加而变得更严格，因此它对BAE测量以及其他双音方案施加了基本限制。除了在双音BAE测量中引入新的限制之外，结果还在腔光学力学中引入了一种新型的非线性动力学。
2019-11-13 quant-ph
Back-action evading measurement of the collective mode of a Bose-Einstein condensate
本文从理论上研究了在振幅调制的泵浦光相干驱动下，囚禁在光腔中的相互作用原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）集体模的反作用回避测量。结果表明，对于一种特定的振幅调制的驱动激光器，可以测量广义正交的集体模式的BEC间接通过输出腔场与一个可以忽略不计的反作用噪声在良好的腔极限。然而，即使在坏腔极限下，测量的谐振附加噪声也被抑制在标准量子极限（SQL）以下。此外，测量精度可以通过原子碰撞的s波散射频率来控制。
2019-12-23 quant-ph
Relativistic Measurement Backaction in the Quantum Dirac Oscillator
一种巧妙的方法来规避量子测量反作用是使用量子力学自由子系统（QMFS），其中一种方法涉及使用两个具有相反符号的有效质量的振荡器。由于负能量和负质量是相对论系统的一个特征，一个自然的问题是在这种背景下QMFS可以实现到什么程度。使用一维狄拉克振荡器的例子，我们调查的条件下，这可以实现，并确定Zitterbewegung或虚拟对创建的物理机制，从根本上限制了该计划的可行性。我们提出了一个基于自旋轨道耦合超冷原子样品的狄拉克振荡器系统的桌面实现，该系统允许直接观察量子测量反作用上的虚对产生的相应模拟。
2018-09-12 quant-ph
Quantum measurement backaction from a BEC coupled to a mechanical oscillator
我们从理论上研究了一个由宏观机械膜和旋量玻色-爱因斯坦凝聚体通过一个附着在膜中心的纳米磁体磁耦合组成的混合光机械系统的动力学。我们证明，这种耦合使我们能够间接监测的质量中心的位置，通过测量凝聚原子的自旋的膜。这些测量通常会引起一个显着的反作用的膜运动，我们量化的情况下，膜的热和相干的初始状态。我们讨论了通过重复测量来测量量子反作用的可能性。我们还研究了通过这种重复测量产生膜的非经典状态，特别是薛定谔猫态的潜力。
2011-06-24 quant-ph
A maser based on dynamical backaction on microwave light
Braginsky的工作引入了辐射压力动态反作用，其中参数耦合到电磁模式的机械振荡器可以经历其刚度和阻尼率的变化。有限腔电磁衰减率可以导致机械振荡器的放大或冷却，并且特别地导致与机械振荡器的再生振荡相关联的参数振荡不稳定性，这是限制激光引力波干涉仪中的循环功率的效果。这些效应隐含地依赖于电磁腔，其耗散率大大超过机械振荡器的耗散率，这是大多数光机系统中自然满足的条件。在这里，我们考虑相反的限制，其中机械耗散被设计成主导电磁耗散，基本上颠倒了电磁和机械自由度的作用。因此，电磁场现在受到动态反作用：机械振荡器提供了一种反馈机制，可以修改电磁腔的阻尼率。我们描述了这种现象的精神Braginsky的原始描述，调用有限腔延迟和突出的耗散的作用。在以前的实验工作的基础上，我们证明了这种动态反作用在超导微波光机械电路的光。特别是，我们驱动系统以上的微波模式的参数不稳定性阈值，导致微波激射器的行动和演示注入锁定的微波激射器，稳定其频率，降低其噪声。
2017-05-18 quant-ph
Generation of a squeezed state of an oscillator by stroboscopic back-action-evading measurement
已知对振荡器的连续观察会导致量子反作用，这限制了通过测量获得的知识。在所获得的信息和反作用扰动之间的仔细平衡导致了被称为标准量子极限的极限。几十年前就已经提出了通过用与振荡的半周期成比例的周期调制测量强度来超过该限制的方法（Braginskii等人1978 JETP Lett. 27 276; Thorne等人1978 Phys. Rev. Lett. 40 667; Braginskii等人1980 Science 209 547）。这种调制或频闪观测导致一个压缩状态的振荡器运动的一个正交与量子噪声低于零点波动一直是一个长期的目标。在这里，我们报告的正交压缩态的振荡器的频闪产生的反作用规避测量。振子是在磁场中进动的原子系综的集体自旋。它最初在接近基态下制备，具有平均热占据数$0.08 \pm 0.01$。振荡器耦合到腔的光学模式，并且用偏振零差检测的腔输出场用作计量器。通过以两倍拉莫尔频率频闪调制光场的强度来执行反作用规避测量，从而产生以光偏振测量为条件的压缩状态，其中对于所测量的正交，噪声降低低于零点波动$2.2 \pm 0.3$ dB。所展示的压缩有望在量子传感中获得更大的优势。
2014-11-23 quant-ph
Unconditional mechanical squeezing via back-action evading measurements and non-optimal feedback control
机械谐振器的反作用规避（BAE）测量，通过连续监测一个单一的正交运动，可以实现精度低于零点的不确定性。当这种情况发生时，测量使谐振器处于量子压缩状态。然而，如此产生的压缩态取决于测量结果，而对于大多数应用，期望具有确定性，即，无条件的压缩态，具有所需的性质。在这项工作中，我们应用反馈控制，以实现确定性操纵的机械压缩的光学机械系统进行连续的BAE测量。我们详细研究了两种策略，直接（马尔可夫）和基于状态的（贝叶斯）反馈。我们表明，两者都能够实现最佳性能，即，由反馈回路增加的消失的噪声。此外，即使当反馈被限制为随时间变化的机械力（实验友好的情况下），并考虑一个不完美的BAE制度，随后的非最佳反馈可能仍然获得显着量的挤压。特别是，我们表明，贝叶斯反馈控制是几乎最佳的宽范围的边带分辨率。我们的分析是直接相关的超灵敏测量和量子态工程的国家的最先进的光机设备。
2021-02-24 quant-ph
Kerr enhanced backaction cooling in magnetomechanics
针对低频大质量机械振子难以高效反作用冷却的问题，本文提出利用本征 Kerr 非线性腔增强磁机械/光机械冷却，实验性能超过线性系统一个数量级以上，并理论上可突破标准线性冷却极限。
2023-04-27 quant-ph
Dynamical Backaction of Microwave Fields on a Nanomechanical Oscillator
我们测量的响应和热运动的高Q纳米机械振荡器耦合到超导微波腔中的解析边带制度，振荡器的谐振频率超过腔的线宽。微波场和机械运动之间的耦合足够强，使得辐射压力超过固有的机械阻尼。这种辐射-压力阻尼将基本机械模式冷却到稀释制冷机中低于热平衡温度的5倍，达到140量子的声子占有率。
2008-11-06 cond-mat.other quant-ph
Magnon-microwave backaction noise evasion in cavity magnomechanics
本文提出一种双音调驱动腔磁力系统实现反作用规避测量的方案，通过平衡振幅和频率间隔，在低驱动下超越标准量子极限，适用于多模系统。
2024-09-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measuring nanomechanical motion with an imprecision far below the standard quantum limit
我们展示了一种基于腔增强光学近场的纳米机械运动换能器，其能够实现低于标准量子极限（SQL）10 dB以上的散粒噪声限制的不精确度。由于基频波动而产生的残余背景允许在室温下（对应于绝对单位为600 am/Hz^（1/2））的SQL以下3 dB的总不精确度，并且已知对于中等低温温度降低到可忽略的值。该传感器深入工作在量子反作用主导的制度，探索量子反作用，测量诱导的压缩和访问子SQL灵敏度使用反作用规避技术的先决条件。
2010-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum back-action evading measurement of collective mechanical modes
标准量子极限限制了振荡器位置测量的精度。它产生于测量的不精确性和量子反作用之间的平衡。然而，仅对振荡器的单个正交的测量可以避免反作用，并且可以以任意精度进行。在这里，我们展示了量子反作用规避测量的集体正交的两个机械振荡器，都耦合到一个共同的微波腔。该工作允许两个机械振子的量子态层析成像，并为超越传统量子极限的宏观力学纠缠和力传感提供了基础。
2016-09-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Floquet dynamics in quantum measurement of mechanical motion
一个或多个激光场与机械振荡器之间的辐射-压力相互作用引起了广泛的现象：从边带冷却和反作用规避测量到有质动力和机械压缩，再到纠缠和运动边带不对称。在许多协议中，例如耗散机械挤压，使用多个激光器，从而产生周期性驱动的光机械系统。在这里，我们表明，在这种情况下，Floquet动态可能会出现由于存在的克尔型非线性，这是ubiqitious在光学机械系统。具体而言，采用多个探测音，我们进行边带不对称性测量，宏观量子效应，硅光机械晶体边带冷却到40%的基态占领。我们表明，Floquet动力学，由于存在多个泵音，引起了一个人工修改的运动边带不对称性，通过重新分配最初独立分散的热机械边带之间的热和量子波动。对于表现出大的频率分离的泵音，动力学被抑制和精确的量子噪声测温证明。我们开发了一个理论模型的基础上Floquet理论，准确地描述了我们的观察。由此产生的动力学可以被理解为是由傅立叶模式中的合成规范场产生的，该规范场是由克尔型响应的相位滞后产生的。这种新的现象具有广泛的影响，计划利用几个泵浦音，如常用的反作用规避测量，耗散光学压缩，耗散机械压缩和量子噪声测温。我们的观察同样可以用于光学机械Floquet工程，例如通过周期性时间调制产生声音的拓扑相位。
2019-08-18 quant-ph
Near-field cavity optomechanics with nanomechanical oscillators
腔增强的辐射压力之间的光学和机械自由度的耦合允许量子限制的位置测量，并引起动态反作用，使放大和冷却的机械运动。在这里，我们展示了纯粹的色散耦合的高Q纳米机械振荡器的超高精细度光学微谐振器通过其倏逝场，扩展腔光学机械纳米机械振荡器。动态的反作用介导的光偶极力的观察，导致激光般的相干nanomechanical振荡仅仅是由于辐射压力。此外，实现了亚fm/Hz^（1/2）位移灵敏度，测量不精确度等于标准量子极限（SQL），这与纳米机械振荡器的零点波动一致。在SQL和纳米机械振荡器的辐射压力动态反作用的不精确性的实现可能不仅对检测机械系统中的量子现象有影响，而且对各种其他精密实验也有影响。由于近场耦合方法的灵活性，它可以很容易地扩展到一组不同的纳米机械振荡器，特别是提供了一条路线的实验辐射压力量子反作用在室温下占主导地位，使有质动力压缩或QND测量。
2009-09-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-mediated coupling of mechanical oscillators limited by quantum backaction
一个复杂的量子系统可以通过简单的量子元素相互耦合来构建。例如，俘获离子或超导量子比特可以通过库仑相互作用耦合，通过虚光子的交换来介导。或者，量子物体可以通过交换实光子来耦合，特别是当在谐振器内驱动时，谐振器放大了与单个电磁模式的相互作用。然而，在这样的开放系统中，耦合信道传送量子信息或产生纠缠的能力可能受到损害。在这里，我们实现了两个空间分离的，近基态的机械振荡器之间的相位相干相互作用的驱动光学腔。我们还观察到的光耦合，这导致在相关的两个振荡器的机械波动所赋予的噪声。实现量子反作用占主导地位的制度打开了大门，许多应用腔光学力学与复杂的机械系统。因此，我们的结果说明了量子物体与光耦合的潜力和挑战。
2015-05-21 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Phase information transfer by post-selection in Spin--Mechanical assisted magnetometry
Nova Southeastern University（新南方大学）；Universidad de La Frontera（拉弗龙特拉大学）；Universidad Mayor（马约尔大学）
本研究利用自旋-力学系统，通过对自旋系统后选择的选择性反作用实现相位信息传递，为量子磁强计提供了分析框架。
2026-08-14 quant-ph
Lie algebraic quantum phase reduction based on heterodyne detection
本研究将量子相位约化方法扩展至外差检测，通过对所有正交可观测量进行均匀连续测量平均化测量反作用，实现了量子振荡器间无偏的同步评估，并揭示相位簇数量受玻色子能级限制。
2024-06-27 quant-ph
Quantum nondemolition measurement of mechanical squeezed state beyond the 3 dB limit
我们利用基于双音驱动的量子库工程技术，在微波光机系统中产生并稳定了一个微米级机械振荡器的量子压缩态。使用一个独立的反作用回避测量直接量化的压缩，我们观察到$4.7\pm0.9$分贝的压缩低于零点水平，超过了3分贝的标准参数压缩技术的限制。我们的测量还揭示了一个额外的机械参数效应的证据。这种效应与光机相互作用之间的相互作用增强了实验中获得的压缩量。
2016-05-27 quant-ph
Quantum-mechanics free subsystem with mechanical oscillators
量子力学为连续测量振子位置的精度设定了一个极限。在这里，我们展示了如何通过从两个物理振子构造一个有效振子来测量一个振子，而不需要测量的量子反作用。我们实现了这样一个量子力学自由子系统使用两个微机械振荡器，并显示两个集体求积的测量，同时逃避量子反作用的$8$分贝对他们两个，获得一个因素内的总噪声的两个完整的量子极限。这有利于弱力的检测以及振子非经典运动态的产生和测量。此外，我们直接验证量子纠缠的两个振荡器通过测量段量$1.4$分贝以下的可分性界限。
2021-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stroboscopic quantum optomechanics
我们考虑由短脉冲训练驱动的光机械腔。通过适当地选择脉冲间距，我们表明，基态冷却和机械压缩可以实现，即使在存在机械耗散和适度的辐射压力相互作用。我们提供了一个完整的频闪反作用规避测量的量子力学治疗，我们给出了一个简单的分析见解，并讨论了压缩力学态的制备和验证。我们进一步考虑频闪驱动的一对非相互作用的机械谐振器耦合到一个共同的腔场，并表明，他们可以同时冷却和纠缠。频闪量子光学力学将机械系统的基于测量的量子控制扩展到良好腔极限之外。
2020-07-03 quant-ph
Two-mode back-action-evading measurements in cavity optomechanics
本文从理论上研究了两个机械振子耦合到一个单腔模的三模光机系统。通过使用腔的双音（即，调幅）驱动，可以将腔耦合到机械振荡器的单个集体正交。以这种方式，集体机械正交的反作用回避测量是可能的。我们将讨论如何让一个测量两个正交的机械力超出了完整的量子极限，密切关注耗散和实验缺陷的作用。我们还描述了这个计划如何允许一个产生稳态的机械纠缠，即，可以有条件地准备一个纠缠，双模压缩机械状态。这种纠缠可以通过应用段不等式的广义版本直接从测量记录中验证;我们还讨论了如何使用反馈来产生无条件纠缠。
2013-06-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Measuring the quantum state of a nanomechanical oscillator
我们提出了一个测量纳米机械振荡器的量子态的方案，该振荡器在其振动运动的基态附近冷却。这是一个扩展的非线性原子零差测量技术方案首先开发的测量微脉塞腔内的字段。它涉及使用的检测器原子，同时耦合到悬臂梁通过磁相互作用和（经典）光场通过拉曼跃迁。我们表明，原子被发现在激发态的概率是一个直接的度量的维格纳特征函数的纳米机械振荡器。我们还研究了这种破坏性的测量对悬臂状态的反作用效果。
2009-08-10 quant-ph
Theoretical analysis of mechanical displacement measurement using a multiple cavity mode transducer
我们提出了一种光机械位移传感器，它依赖于三个腔模式参数耦合到一个机械振荡器，其频率间隔匹配的机械谐振频率。额外的谐振允许在大幅降低的输入功率下达到标准量子极限（与仅一个谐振的情况相比），因为灵敏度和量子反作用都得到增强。此外，它表明，在多腔模式的情况下，模式之间的耦合是通过水库相互作用，例如，从而实现量子反作用噪声消除。实验实现的计划进行了讨论，在光学和微波域。
2009-09-08 quant-ph
Optomechanical sideband cooling of a micromechanical oscillator close to the quantum ground state
将介观力学振子冷却到其量子基态是制备和控制大尺度物体低熵量子态的基础。在这里，我们预冷70 MHz的微机械石英振荡器的占用低于200量子的热化它与600 mK的冷3 He气体。通过结构缺陷态的两能级系统诱导的阻尼被证明是强烈减少，同时作为一种新的测温方法，独立量化由于冷却激光器的过度加热。我们证明了动力学反作用边带冷却可以将平均占有率降低到9+-1个量子，这意味着可以在其量子基态中找到（10+-1）%的时间。
2010-11-01 quant-ph
Ultra-precision quantum sensing and measurement based on nonlinear hybrid optomechanical systems containing ultracold atoms or atomic Bose-Einstein condensate
本文主要研究如何将超冷原子系综或原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）与电磁辐射压耦合的量子微纳机械振荡器（MO）构成的混合光机械系统（OMS）作为超精密量子传感器来测量微弱信号。众所周知，在任何精确的量子测量中，测量的散粒噪声（SN）和反作用噪声之间的竞争对测量精度产生限制，这就是所谓的标准量子极限（SQL）。在信号强度甚至低于SQL的情况下，需要执行超精度量子传感来击败SQL。为此，我们回顾了在混合OMS中超越SQL的三种重要方法：（i）量子非破坏（QND）变量的反作用规避测量，（ii）相干量子反作用噪声消除（CQNC），以及（iii）所谓的参数传感，同时信号放大和SQL下的附加噪声抑制。此外，我们在这篇文章中首次展示了驱动激光相位的经典波动，即所谓的激光相位噪声（LPN），如何影响标准OMS中输出光场的功率谱，并引起额外的印象噪声，使总的系统噪声增加到SQL以上。此外，在这次审查中首次表明，在标准OMS中，不可能在同时抑制SQL以下的噪声的同时放大信号。
2021-03-18 quant-ph
Quantum back action evading measurement of motion in a negative mass reference frame
量子力学指出，对物体位置的连续测量会对其动量施加随机反作用扰动。这种随机性随时间转化为位置不确定性，从而导致运动测量的众所周知的不确定性。本文证明了在原子自旋振子的参考系中测量的宏观力学振子的量子反作用是可以避免的。对这个由两个相距遥远的不同振子组成的新型混合系统进行了集体量子测量。机械振子是毫米大小的介质膜的鼓模，自旋振子是磁场中的原子系综。沿场取向的自旋对应于能量反转的自旋布居，并实现了有效的负质量振荡器，而相反的取向对应于正质量振荡器。量子反作用在负质量的情况下被回避，而在正质量的情况下被增强。这里提出的混合量子系统为机械和自旋系统之间的纠缠产生和远程量子通信以及超越标准量子极限的力，运动和重力的传感铺平了道路。
2017-04-12 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Phase noise measurement of external cavity diode lasers and implications for optomechanical sideband cooling of GHz mechanical modes
通过辐射压力动态反作用的腔光机械冷却使得能够实现机械振荡器的基态冷却，只要激光器表现出足够低的相位噪声。在这里，我们调查和测量广泛可调谐外腔二极管激光器，这已被用于一系列最近的纳米光学机械实验，包括基态冷却的过量相位噪声。我们报告了一个明显的频率过剩噪声，其峰值在3.5 GHz附近，约为10^7 rad^2 Hz，归因于二极管激光器的弛豫振荡。测量结果表明，即使在GHz的频率二极管激光器不表现出量子限制的性能。相关的过量反作用可以排除基态冷却，即使在最先进的纳米光学机械系统。
2011-12-29 quant-ph
Bidimensional nano-optomechanics and topological backaction in a non-conservative radiation force field
光学力学，探索光和机械运动之间的基本耦合，在探索和操纵宏观机械振荡器到量子水平方面取得了重要进展。然而，与光机械相互作用的矢量性质有关的动力学效应仍有待研究。在这里，我们研究了一个纳米线与亚波长尺寸强烈耦合到一个紧密聚焦的光束，使超灵敏读出的纳米谐振器的动态。我们通过实验确定了光机械相互作用的矢量结构，并证明了二维动态反作用支配纳米线的动力学。此外，光学机械相互作用的非保守拓扑结构是负责纳米谐振器机械模式之间的强耦合的新的正则签名，导致拓扑不稳定性。这些结果具有普遍性，并说明了增加的灵敏度nanomechanical设备对拓扑变化的相互作用，开放的基本观点nanomechanics，optomechanics，超灵敏扫描探针力显微镜和纳米光学。
2014-01-27 physics.optics quant-ph
Gaussian theory for estimating fluctuating perturbations with back action evasive oscillator variables
我们应用高斯状态的形式主义来跟踪波动的扰动，作用于谐振子的位置和动量正交变量。在Tsang和Caves [Phys. Rev. Lett. 105，123601（2010）]，利用与辅助谐波振荡器的正交变量的Einstein-Podolsky-Rosen相关性来显著改善估计，因为相关传感器变量可以被任意压缩，同时避免来自共辄的反压缩变量的不利影响。我们的实时分析系统的连续监测采用混合量子经典描述的量子探针和未知的经典扰动，它提供了一个一般的形式主义，以建立传感方案的成就，以及它们如何取决于不同的参数。
2022-02-27 quant-ph
Entanglement Limits in Hybrid Spin-Mechanical Systems
我们研究了如何通过将双模压缩真空态转移到远距离光机械系统和自旋系统中来实现系统间的连续变量纠缠。这样的设置已经被提出来逃避引力波测量的反作用，将输出噪声压缩到标准量子极限以下。我们发现，在没有力学作用的情况下，尽管输入光场的纠缠稳定增加，但自旋腔纠缠会饱和到一个特定的值，而当机械振子与腔场相互作用时，纠缠会下降。研究还表明，自旋光读出速率使自旋-腔纠缠对输入压缩的鲁棒性成为可能，而光机耦合强度则使其不具有鲁棒性，当腔的有效共振频率和带宽与自旋系统相匹配时，纠缠达到最大值.通过确定集体正交涨落，我们的分析还表明，尽管自旋与腔、腔与力学之间的纠缠显著存在，但自旋与力学振子之间的纠缠仍然是不可能获得的。
2021-08-30 quant-ph
Measuring mechanical motion with a single spin
本文从理论上研究了用单个二能级系统作为探测器测量机械振荡器的方法。在最近的实验中，我们使用与金刚石中的氮空位中心相关联的单个电子自旋来探测磁化悬臂在室温下的热运动（Kolkowitz等人，Science 335，1603（2012）}。在这里，我们提出了一个详细的分析，这种技术的灵敏度限制，以及测量零点运动的振荡器的可能性。此外，我们讨论了测量反作用在顺序测量的问题，并发现，虽然反作用加热可能发生，它并不禁止检测零点运动。在整个文件中，我们专注于氮空位中心耦合到磁性悬臂梁的实验实施，然而，我们的结果适用于广泛的一类自旋振荡器系统。对制备机械振子非经典态的意义也进行了讨论。
2012-05-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Brownian motion under generalized position measurements: A converse Zeno scenario
研究了谐振子在一系列广义位置测量下的量子布朗运动。我们精确的分析结果捕捉测量反作用和耗散的相互作用。在这里，我们证明，没有冻结在芝诺效应发生时，增加监测频率。在广义动量测量的情况下也发现了类似的行为。
2018-03-05 quant-ph
High-purity quantum optomechanics at room temperature
本研究通过相干散射冷却光学悬浮二氧化硅纳米粒子至量子基态，在室温下实现92%状态纯度，超越低温机械夹紧振子性能，为室温高纯度量子光力学提供新平台。
2024-12-18 quant-ph
Negative-mass instability of the spin and motion of an atomic gas driven by optical cavity backaction
我们实现了自旋轨道之间的相互作用的集体自旋进动和质心运动的被困超冷原子气体，介导的自旋和位置相关的色散耦合到一个驱动的光学腔。在外加磁场中，在最高能量状态附近进动的集体自旋可以近似为负质量谐振子。当拉莫尔旋进和机械运动接近共振时，腔介导的耦合导致负质量不稳定性，从而驱动混合系统相关模式的指数增长。我们观察到这种增长上的腔场的调制印记，并估计所产生的双模状态的全部协方差通过观察其在随后的自由演化过程中的瞬态衰减。
2018-01-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Two-tone modulated cavity electromagnonics
本文提出双色调制腔电磁磁子学方法，保留反旋转项获得与线性化腔光力学相同的有效哈密顿量，从而直接制备宏观磁子量子态并实现超灵敏传感与自旋电子学量子信息处理。
2023-05-18 quant-ph
Broadband Back Action Cancellation in a Dichromatic Variational Measurement
量子反作用对大多数量子测量施加了基本的灵敏度限制。这种效应是由于测量参数不可避免地受到仪表量子噪声的污染。反作用规避测量利用了所研究的系统向仪表引入的量子相关性，并允许克服基本限制。由于系统组件的有限响应时间，测量经常受到带宽的限制。在这里，我们表明，探测一个机械振荡器与二色性领域的振荡器频率分离的频率，使独立的检测和完整的减法与量子反作用的测量噪声。
2021-05-06 quant-ph
Dynamic dissipative cooling of a mechanical oscillator in strong-coupling optomechanics
介观机械谐振器的冷却是腔光学力学中的主要问题。在这里，在强光机耦合制度，我们建议动态控制腔耗散，这是能够显着加快冷却过程，同时强烈抑制加热噪声。此外，动态控制能够克服量子反作用，并将冷却极限降低几个数量级。动态耗散控制提供了新的见解裁剪的光-机相互作用，并提供了探索宏观量子物理的前景。
2013-03-15 physics.optics quant-ph
Entanglement-Enhanced Optomechanical Sensing
本研究提出利用纠缠探针进行多光机械传感器联合力测量，在热噪声或散粒噪声主导区域分别提升带宽或灵敏度，灵敏度-带宽乘积较经典探针提高25%，为惯性导航等应用开辟新途径。
2022-10-28 physics.optics quant-ph
Laser cooling of a nanomechanical oscillator to the zero-point energy
在良好分辨的边带制度的光机腔是理想的适合于无数的量子现象的研究与力学系统，包括反作用规避测量，机械压缩，和非经典状态的产生。对于这些实验，机械振荡器应准备在其基态;剩余运动超过零点运动必须可以忽略不计。机械运动的必要冷却可以通过选择性地驱动反斯托克斯光机械转变使用腔中的光的辐射压力来实现。然而，迄今为止，激光吸收加热的光学系统远远进入解析边带制度，禁止强驱动。对于深层的地面状态冷却，以前的研究，因此采取被动冷却稀释制冷机。在这里，我们采用了高度侧边分辨硅光机械晶体在$^3$他缓冲气体环境中的$\sim 2\text{K}$演示激光边带冷却到平均热占用的$0.09_{-0.01}^{+0.02}$量子（自校准使用运动边带不对称性），这是$-7.4\text{dB}$的振荡器的零点能量，并对应于92%的基态概率。通过激光冷却实现如此低的占有率，为光学领域的广泛量子光学力学实验打开了大门。
2019-12-25 quant-ph
Quantum Information at the Interface of Light with Atomic Ensembles and Micromechanical Oscillators
本文综述了近年来关于光-物质界面的研究进展。这种接口是长距离量子通信、纠缠辅助传感和测量以及可扩展光子量子计算的重要前提。本文综述了基于法拉第效应的光-物质界面的研究进展。这种相互作用长期以来一直被用作通过光对原子自旋进行量子非破坏检测的工具。最近发现，这种类型的光-物质相互作用实际上可以被调整以实现更一般的动力学，从而使光-物质界面的性能更好，并使渲染任务成为可能，这在以前被认为是不切实际的。这包括实现接近量子Cramer-Rao极限的改进的纠缠辅助和反作用回避磁力学，压缩态光的量子存储器和纠缠的耗散产生。一个单独的，但相关的，实验纠缠辅助冷原子钟显示海森堡标度的精度进行了描述。我们还审查了集体原子自旋与纳米或微机械振荡器之间可能的接口，提供了原子和固态物理方法之间的联系对量子信息处理。
2011-11-03 quant-ph
General quantum constraints on detector noise in continuous linear measurements
在量子传感和计量学中，一类重要的测量是连续线性测量，其中检测器在时间上线性且连续地耦合到感兴趣的系统。其中一个关键方面是探测器的量子噪声，它是由探测器输入和输出中的量子波动引起的。它决定了我们获取系统信息的速度，也影响了系统在测量反作用方面的演化。因此，我们通常将其归类为所谓的不精确噪声和量子反作用噪声。有一个一般的海森堡不确定性关系，限制了这两种类型的量子噪声的大小和之间的相关性。本文的主要结果是表明，当检测器变得理想时，即，在最小不确定度的量子极限处，不仅不确定度关系取预期的等号，而且还存在两个新的等式。这个一般的结果是通过使用典型的腔QED设置与系统是一个量子比特或机械振荡器来说明。特别地，考虑了量子比特态的色散读出和机械运动边带不对称性的测量。
2017-01-25 quant-ph
Cooling and Squeezing a Microwave Cavity State with Magnons Using a Beam Splitter Interaction
本文提出两种几何结构在磁振子与二维微波腔模式间实现分束器相互作用，证明可实现超过裸谐振器阻尼速率的反作用阻尼及谐振器量子压缩。
2024-09-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
An optomechanical elevator: Transport of a Bloch oscillating Bose-Einstein condensate up and down an optical lattice by cavity sideband amplification and cooling
分析了在激光泵浦光腔中，原子玻色-爱因斯坦凝聚体与光晶格相互作用的光力学性质，并讨论了在均匀偏置力（如重力）作用下的光力学性质。倾斜晶格中的原子波包经历布洛赫振荡;在腔中，原子对光的反作用导致腔内晶格在布洛赫频率下的时间依赖调制。当布洛赫频率与腔阻尼率的数量级成正比时，我们发现原子在晶格中的输运要么向上，要么向下。输运动力学可以解释为动态反作用引起的边带阻尼/放大的光机械布洛赫振荡器的表现。取决于泵浦腔失谐的符号，原子被传输，或者与偏置力，伴随着泵浦激光的频率的上转换或下转换。我们还评估了使用光机械布洛赫振荡器，使连续测量力的布洛赫频率读出的前景。在这种情况下，我们建立了显着的结果，光学弹簧效应是不存在的，布洛赫频率不修改的反作用。
2016-02-04 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Phase-space noncommutative formulation of Ozawa's uncertainty principle
Ozawa的测量-扰动关系被推广到量子力学的相空间非对易推广。它示出的测量干扰关系有额外的条款反作用回避正交放大器和无噪声正交换能器。由于非对易的扩展，出现了几个显著的特征：在普通量子力学中，无噪声的测量相互作用和不受测量干扰或独立干预的可观测量，可能会获得噪声，受到测量的干扰，或者不再是非对易量子力学中的独立干预。我们还发现，可以有违反Ozawa的普遍噪声干扰权衡关系，但验证其非对易变形的状态。
2014-08-27 gr-qc hep-ph hep-th
Unique Steady-State Squeezing in a Driven Quantum Rabi Model
本文提出了一种在量子拉比模型和Dicke模型中产生稳态压缩的理论，通过消除自旋动力学导出抽象谐振子，实现了具有时间无关不确定性的独特压缩，可应用于连续背作用规避测量。
2024-01-05 quant-ph
Autonomous feedback stabilization of a cavity-coupled spin oscillator
提出利用受驱光学腔的自主反馈，通过色散耦合与腔极化率调节的相干反作用，将原子系综集体自旋稳定在任意能量，并实验验证设定点跟踪和闭环增益谱与理论预测一致。
2023-08-18 physics.atom-ph quant-ph
Enhancement of quantum synchronization via continuous measurement and feedback control
我们研究了具有谐波驱动的量子vanderPol振荡器的同步，并证明了通过对与振荡器线性耦合的附加浴进行连续零差测量并对振荡器施加反馈控制可以增强量子同步。振荡器的相位相干性通过连续测量减少量子涨落而增加，而测量反作用不可避免地在锁相点周围引起波动。我们提出了一个简单的反馈策略，通过调节谐波驱动的频率来抑制测量引起的涨落，从而增强量子同步。我们进一步证明了量子同步的最大增强是通过对振荡器相位扩散最大的正交角进行量子测量来实现的，并且在该正交角处提取了振荡器相位的最大信息。
2021-02-01 nlin.AO quant-ph
Mechanical squeezing via fast continuous measurement
我们重新讨论了用连续线性位置测量法制备振子的量子态。相当普遍的解析表达式导出的条件状态的振荡器。值得注意的是，我们预测，量子压缩是可能的反作用占主导地位的和量子相干振荡制度之外，放宽实验要求，甚至相比基态冷却。这为产生宏观力学振子的非经典态提供了一种新的途径，也为室温下的量子传感和量子宏观性测试打开了大门。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thermodynamic performance of a measurement-driven quantum engine with a two-parameter $(p,q)$-deformed harmonic oscillator
Khalifa University of Science and Technology（哈利法科学技术大学）；KU Research Center for Advanced Intelligent Systems (AIS), Khalifa University of Science and Technology（哈利法科学技术大学 KU 先进智能系统研究中心）
本文研究测量驱动的单热库量子引擎，采用双参数$(p,q)$-形变谐振子作为工作介质，通过推导热力学量并数值扫描，发现形变可增强测量诱导功提取，物理引擎区域由特定条件界定。
2026-11-10 quant-ph
Force sensing beyond standard quantum limit with optomechanical `soft' mode induced by non-linear interaction
我们考虑一个光机系统，它是由一个机械和光学模式通过线性和二次光机色散耦合相互作用。该系统在高品质因数机械谐振器的情况下在未分辨的边带极限中操作。这样的系统然后充当参数驱动的振荡器，从而获得弹性常数的强度辅助可调性。这使得光学机械系统能够在其“软模式”下操作，其中机械弹簧软化并以较低的谐振频率响应。我们表明，这种软模式可以利用非线性反作用噪声，从而产生更高的力的灵敏度超过传统的标准量子限制。
2019-12-11 quant-ph
