All-optical coherent control of vacuum Rabi oscillations
当一个原子与一个腔强耦合时，它可以经历相干的真空拉比振荡。快速控制这些振荡动力学相对于真空拉比频率，使显着的能力，如福克态的产生和确定性的合成光的量子态，如使用微波频率器件所示。然而，在光学频率下，单原子真空拉比振荡的动力学控制仍然具有挑战性。在这里，我们演示了通过控制真空拉比振荡在单个量子点和腔之间的光频激发的相干转移。我们利用一个光子分子，同时获得强耦合和腔增强AC斯塔克位移。斯塔克位移在皮秒时间尺度上调制两个系统之间的失谐，比真空拉比频率更快。我们展示了从腔中添加和移除激发的能力，并对光物质态进行相干控制。这些结果使得能够在纳米光子器件平台中超快速地控制原子-腔相互作用。
2014-08-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Transient Response of the Cavity-Magnon-Polariton
利用时域微波透射测量方法对自旋光子耦合系统的拉比振荡进行了实验研究。外加偏置磁场控制拉比振荡的振幅和频率，拉比振荡分别是相干自旋光子能量交换和耦合强度的量度。振幅和频率控制在时域中描述为二能级自旋光子系统的瞬态响应。这种方法揭示了稳态和瞬态行为的腔磁振子极化激元，这是必要的解释时域腔自旋实验之间的联系。这个瞬态模型也使我们能够理解和量化的极化激元模式的组成，这可以控制的偏置场。
2019-04-18 cond-mat.mes-hall
Photon and magnetic field controlled electron transport of a multiply-resonant photon-cavity double quantum dot system
研究了单光子模式下双量子点中的电子输运。DQD连接到两个电子库，并且整个系统处于外部垂直磁场下。DQD系统具有复杂的多能级能谱。通过改变光子能量，发现在低强度磁场下，DQD-腔系统的光子修饰电子态之间存在几个反交叉。反交叉被确定为从这些状态之间的光子交换所产生的多个拉比共振。作为结果，可以看到由多个拉比共振引起的电流下降。通过增加外部磁场的强度，发现电流下降到较低光子能量的位错，并且电流下降可以被减小。磁场的强度和量子点的几何结构的相互作用可以削弱多个拉比共振，其中反交叉之间的光子交换减少。因此，我们可以证实，电子输运行为的DQD腔系统可以通过操纵外部磁场和光子腔参数进行控制。
2022-07-03 cond-mat.mes-hall
Metastability in the driven-dissipative Rabi model
我们研究了驱动耗散情形下Rabi模型的长时间动力学，发现当原子-腔耦合强度大于腔频率时，出现了一个新的时间尺度。这个时间尺度，比原子和腔的自然弛豫时间大得多，导致长寿命的亚稳态容易被实验观察到。通过对含时主方程应用Floquet-Liouville方法，我们系统地研究了一组可能的亚稳态。我们发现，亚稳态的属性可以从那些稳态的显着不同，并将这些属性的拉比哈密顿量的能谱。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity-free vacuum-Rabi splitting in circuit quantum acoustodynamics
人工原子与声表面波的耦合在电路量子声动力学的发展中起着至关重要的作用。在本文中，我们研究了人工原子和SAW的相互作用超出弱耦合制度，重点是叉指换能器（IDT），使耦合的作用。我们发现一个参数制度中的IDT作为一个腔的原子，而不是一个天线。换句话说，原子形成了自己的空腔。类似于耦合到显式腔的原子，这种机制的特征在于真空拉比分裂，因为原子与IDT内部的声子真空杂交。这种杂交是可能的，因为叉指耦合，它具有很大的空间延伸，和慢的传播速度的SAW。我们制定了一个标准，从一个模型的基础上，标准的电路量化技术，只取材料参数作为输入进入这个政权。最值得注意的是，我们发现这种制度难以避免的原子上的一个强大的压电材料，如铌酸锂$_3$。因此，在LiNbO $_3$顶部的SAW耦合原子可以被看作是一个原子-腔-浴系统。在较弱的压电材料上，IDT电极的数量需要很大才能达到这种状态。
2018-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Vacuum Rabi splitting of a dark plasmonic cavity mode revealed by fast electrons
近年来，人们对等离子体激元和激子之间的强耦合越来越感兴趣，这是一种产生新的量子光学试验台并影响化学动力学和反应性的方法。甚至用单量子发射器也实现了到明亮等离子体激元模式的强耦合。暗等离子体激元模式由于寿命较长而在某些应用中表现更好，但由于它们是次辐射的，因此难以探测。在这里，我们应用电子能量损失（EEL）光谱来证明，一个单独的等离子体领结的暗模式可以与少量的量子发射器，拉比分裂光谱证明。高达85毫电子伏的耦合强度的蝴蝶结发射器设备在强耦合制度的开始。值得注意的是，耦合发生在蝴蝶结间隙的外围，即使当电子束探测它们的中心。我们的研究结果铺平了道路，使用EEL光谱研究激子等离子体相互作用涉及非发射光子模式。
2020-02-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Effects of coupling strength of the electron-photon and the photon-environment interactions on the electron transport through multiple-resonances of a double quantum dot system in a photon cavity
研究了双量子点系统与单模光子腔耦合时的电子输运性质。DQD系统具有复杂的多能级能谱，通过调节光子能量，在DQD系统的电子态和光子修饰态之间产生了几个反交叉，这在简单的二能级DQD系统中是没有的。三个不同的区域的光子能量进行了研究的基础上反交叉，其中光子能量范围被分类为“低”，“中间”，和“高”。反交叉代表多个拉比共振，其导致在“中间”光子能量处的电子输运中的电流骤降。增加电子-光子耦合强度$g_γ$，改变反交叉态之间的光子交换，导致多个拉比共振态的错位。因此，在中间光子能量处的电流骤降被进一步减小。此外，我们调整的腔环境耦合，$κ$，看看如何在强耦合制度，g $_γ>κ$的传输特性，改变不同方向的光子偏振。以恒定值$g_γ$增加$κ$，发现中间光子能量的电流增强，并且对于“高”光子能量范围看到电流减小。中间光子能量的电流增强是由系统中多重拉比共振的减弱引起的。
2022-07-01 cond-mat.mes-hall
Multi-level quantum Rabi model for anharmonic vibrational polaritons
我们提出了一个腔QED方法来描述单个非简谐分子振动与红外腔场之间的光-物质相互作用。从原子核运动量子化的一般Morse振子出发，我们导出了一个多能级量子Rabi模型，用于研究超越行波近似的振动极化激元。我们详细地分析了振动极化激元的谱，并与已有的实验进行了比较。对于高的激发能，光谱表现出一个密集的流形的真实和避免的能级交叉的光-物质耦合强度和腔频率进行调谐。这些交叉由腔场施加的伪奇偶选择规则支配。我们还分析了核坐标空间中的极化激元本征态。我们证明了在给定能量下振动极化激元的键长永远不会大于具有相同能量的裸Morse振子的键长。这种类型的振动极化激元的键硬化是以虚拟红外腔光子的产生为代价的，并且可能对化学反应性有影响。
2019-06-11 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Nonlinear Temporal Dynamics of Strongly Coupled Quantum Dot-Cavity System
理论分析和模拟了共振激光脉冲驱动下强耦合量子点-腔系统的时间动力学行为。我们在系统的时间分辨响应中观察到拉比振荡的特征（即，在数值计算的腔输出中），导出了简化的线性和非线性半经典模型，它们在高功率和低功率驱动脉冲的限制下很好地近似了系统的行为，并描述了量子相干性在系统精确动力学中的作用。最后，我们还提出了实验数据显示的签名的拉比振荡的时域。
2011-10-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simple variational ground state and pure cat state generation in the quantum Rabi model
我们引入了一个简单的，物理动机的变分基态的量子拉比模型，并证明它提供了一个高保真度的近似的真实基态在所有的参数制度（包括中间和强耦合制度）。我们的变分态是由高斯腔态和非正交量子比特指针态构成的，并且只包含三个变分参数。我们使用我们的状态来开发一个启发式的理解如何随着耦合的增加而演变的基态，并找到一个以前未探索的制度，其中的基态对应于腔在一个几乎纯薛定谔猫态。
2017-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable interaction between photons and distant spins via vacuum Rabi oscillations
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学量子纳米科学卡弗里研究所）；Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织）
该研究设计了含双量子点与超导腔的器件，观测到自旋量子比特与腔的多次真空拉比振荡，级联振荡可实现量子比特间的光子介导能量转移，为光-物质相互作用及量子比特对接提供基础。
2026-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear response of the vacuum Rabi resonance
在单原子和光子的水平上，原子和电磁场之间的耦合通常非常弱。通过使用空腔来限制场，这种相互作用的强度可以增加许多数量级，达到它在任何耗散过程中占主导地位的程度。这种强耦合的腔量子电动力学已经达到了实际原子在光学腔，电路QED和量子点系统中的人造原子。强耦合的一个特征是当单个共振原子被放置在腔内时，腔传输峰分裂成一对可分辨的峰-这种效应被称为真空拉比分裂。电路QED架构非常适合于超越这种线性响应效应。在这里，我们表明，增加驱动功率的结果在两个独特的非线性特征的传输外差信号：超分裂的每个真空拉比峰成一个双峰，并出现额外的峰与特征的平方根（n）间距的Jaynes-Cummings阶梯。这些构成了量子化微波场与超导量子比特作为人造原子的非谐谱之间耦合的直接证据。
2008-07-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Decoupling ultrastrong Rabi splitting from quantum vacuum dressing in a chiral cavity
College of Physical Sciences and Engineering, University Mohammed VI Polytechnic（物理科学与工程学院，穆罕默德六世polytechnic大学）；Institut für Theoretische Physik, Universität Tübingen（理论物理研究所，蒂宾根大学）；Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich（于利希超级计算中心，于利希研究中心）；Department of Chemistry, Princeton University（化学系，普林斯顿大学）
该研究通过螺旋度实现超强拉比分裂与量子真空修饰的解耦，利用手性腔与回旋共振的耦合，揭示两种耦合 regime 的差异，为调控腔量子材料的极化激元与量子关联提供新途径。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Breakdown of gauge invariance in ultrastrong-coupling cavity QED
我们回顾了拉比和迪克型模型的推导过程，这两种模型通常用于研究腔和电路QED中的量子光-物质相互作用。我们证明了两级近似的有效性，这是在这个推导中的一个重要步骤，明确地依赖于规范的选择，一旦系统进入超强耦合制度。特别是，在电偶极规范中，只要拉比频率比所有更高能级的能量小得多，两能级近似就可以实现，但在库仑规范中，即使是具有极端非谐谱的系统，两能级近似也会急剧失效。我们广泛地调查这一现象，无论是在单偶极子（拉比）和多偶极子（迪克）的情况下，并考虑双井和方井势限制的偶极子的具体例子，和电路QED系统与通量量子比特耦合到LC谐振器。
2018-11-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coherent Rabi dynamics of a superradiant spin ensemble in a microwave cavity
我们实现了在高度富集的$^{28}$ Si晶体和3D介质谐振器中的磷施主自旋系综之间的强耦合机制。自旋极化超过玻尔兹曼平衡使用自旋选择性光学激发的非声子束缚激子跃迁，导致在$N$ = $3.6\cdot10^{13}$未配对自旋的合奏。我们在品质因数为75，000（$γ\ll κ\approx$ 60 kHz，其中$γ$和$κ$分别是自旋退相率和腔损耗率）的腔中观察到2 $g\sqrt{N}$ = 580 kHz（其中每个自旋与强度$g$耦合）的自旋系综-腔极化激元共振的简正模分裂。自旋系综具有长的退相时间（T $_2^*$ = 9 $μ$ s），提供了宽的窗口用于观察耦合自旋系综-腔系统的动力学。自由感应衰减显示了多达12次的坍缩和复苏，揭示了自旋系综的超辐射态和腔之间以$g\sqrt{N}$的速率进行的相干激发交换。根据Tavis-Cummings模型，由于最小的非均匀加宽和均匀的自旋-腔耦合，发现系综演化为单个大的赝自旋。我们证明了独立控制的总自旋和初始Z-投影的赝自旋分别使用光激发和微波操纵。我们改变微波激发功率旋转的布洛赫球上的赝自旋，并观察到一个长的延迟在发病的超辐射发射的赝自旋接近完全反转。这种延迟是伴随着一个突然的$π$相移的赝自旋微波发射。用Tavis-Cummings模型解释了这种延迟随初始角度的变化和突然的相移。
2017-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Rabi Model with Two-Photon Relaxation
我们研究了一个由两能级系统耦合到一个具有双光子弛豫的单腔模组成的腔QED装置。系统动力学模型通过Lindblad主方程组成的拉比哈密顿量和双光子耦合。我们证明了偶光子弛豫保持了Rabi模型的$Z_2$对称性，并提供了一个在数宇称基础上研究相应的非厄米动力学的框架。我们讨论了不同的条款中的双光子振荡器的作用，并展示了如何可以扩展现有的结果为封闭的拉比光谱开放的情况下。此外，我们的特点的$Z_2$对称性的激发-弛豫动力学的系统作为一个功能的光-物质耦合的作用。重要的是，我们观察到，奇偶校验的初始状态表现出定性不同的瞬态和稳态行为，相反的埃尔米特动力学，只敏感的初始状态是否是奇偶不变的。此外，宇称敏感的动力学行为是不是一个生物的超强耦合，甚至在弱耦合值。
2019-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Phase Transition and Universal Dynamics in the Rabi model
我们考虑了由单模腔场和二能级原子组成的拉比哈密顿量，它表现出量子相变（QPT）。我们证明QPT导出一个精确的解决方案，在极限的原子跃迁频率在腔频率的单位趋于无穷大。有限的过渡频率的影响进行了研究，通过分析计算有限频率标度指数，以及进行数值精确对角化。超越这个平衡QPT设置，我们证明了在临界点附近的慢猝灭下的动力学是普遍的，也就是说，动力学是完全由临界指数。我们的分析表明，Kibble-Zurek机制可以精确地预测没有空间自由度的模型的剩余能量的普适标度。此外，我们发现，发病的普遍动力学可以观察到，即使有一个有限的过渡频率。
2015-10-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong coupling of the cyclotron motion of surface electrons on liquid helium to a microwave cavity
强耦合制度中观察到的回旋运动耦合到一个法布里-珀罗腔谐振器中的电磁模式的二维电子系统。耦合运动的本征频率的拉比分裂被观察到在腔反射谱和交流电流的电子，后者探测通过测量它们的辐射热光响应。尽管在多粒子系统中的拉比分裂的类似观测已被描述为量子力学效应，我们表明，所观察到的分裂可以完全解释的模型的基础上的经典电动力学。
2016-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Hidden Vacuum Rabi oscillations: Dynamical Quantum Superpositions of On/Off Interaction between a Single Quantum Dot and a Microcavity
我们证明了在单个量子点-半导体微腔系统中实现强光-物质相互作用的量子叠加是可能的。这样的叠加使得能够观察到违反直觉的量子条件动力学效应。腔光子以及发射体发光显示指数衰减，但它们的联合检测概率表现出真空拉比振荡的情况是可能的。值得注意的是，这些量子关联也存在于这种相干驱动的耗散量子系统的非平衡稳态谱中。
2017-03-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superradiance, charge density waves and lattice gauge theory in a generalized Rabi-Hubbard chain
我们研究了一维拉比-哈伯德型模型，安排一个量子点夹在每个腔之间。量子点的作用是在相邻腔之间传输光子，同时充当光子非线性。我们考虑三能级量子点的$Λ$配置，其中的左和右腿耦合专门的左或右腔。这种非交换相互作用导致两个高度纠缠的不可压缩相，由二阶量子相变分开：量子点自由度充当光子的动力学晶格，并且Peierls不稳定性破坏第二$\mathbb{Z}_2$对称性，这导致纠缠和光子数的二聚化。我们还发现了一个正常的绝缘相和一个超流相，作为量子多体超辐射相。在超辐射相，一个$\mathbb{Z}_2$对称性被打破和相变属于横向场伊辛模型普适类。最后，我们表明，该模型的极限可以解释为$\mathbb{Z}_2$格点规范理论。
2020-06-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-to-Classical Transition in Cavity Quantum Electrodynamics
电磁、机械或其他谐振子的量子特性可以通过研究它们与单量子两能级系统的强相干耦合来揭示，这种方法称为腔量子电动力学（QED）。在远低于特征能级间距的温度下，观察到真空拉比振荡或一个或几个量子的模式分裂，就断言了振荡器的量子性质。在这里，我们研究了腔QED系统的经典响应如何从量子系统中出现时，它的热占领-或有效温度-逐渐提高超过5个数量级。通过这种方式，我们详细探索了连续的量子到经典的交叉，并演示了如何从光谱和时间分辨的真空拉比测量中提取有效的腔场温度。
2010-10-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dressed Rabi oscillation in a crystalline organic radical
利用自由电子激光在240 GHz / 8.56 T下对结晶有机自由基BDPA进行脉冲电子顺磁共振（EPR）实验，发现了一个依赖于顶角的共振频率。在单个拉比振荡期间观察到高达11 MHz（45 ppm）的频移。我们把频率的变化归因于自旋-自旋相互作用对章动的“修饰”。一个非线性半经典模型，其中包括一个温度和样品的几何形状依赖的退磁场再现实验结果。由于实验是在没有腔体的情况下进行的，因此辐射阻尼-磁共振中最常见的非线性相互作用-在我们的实验中可以忽略不计。
2019-11-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strongly coupled magnons and cavity microwave photons
我们实现了一个腔磁振子-微波光子系统，其中磁偶极相互作用介导了亚铁磁体中大量自旋的集体运动与三维腔中微波场之间的强耦合。通过缩小腔体尺寸和增加自旋数，实现了超强耦合机制，协同度达到12600。有趣的动态功能，包括经典的拉比振荡，磁致透明，和珀塞尔效应证明在这个高度通用的平台，突出了其巨大的潜力，为相干信息处理。
2014-05-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Identifying Exceptional Points in Two-Dimensional Excitons Coupled to an Open Optical Cavity
Molecular Strong Coupling Lab, Department of Chemical Sciences, Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Mohali（印度科学教育研究学院（IISER）莫哈利分校化学科学系分子强耦合实验室）；Ultrafast Nanoscience Unit, Department of Physics, Umeå University（于默奥大学物理系超快纳米科学单元）；CNR Nanotec, Institute of Nanotechnology（国家研究委员会纳米技术研究所）
研究通过实验和理论分析，证明在不满足传统强耦合条件的情况下，二维激子耦合到开放光学腔中可出现极子样行为。
2025-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dissipative dynamics of circuit-QED in the mesoscopic regime
我们研究了谐振腔中初始填充介观相干场时电路QED器件的行为。腔与量子比特之间的强耦合产生了一个纠缠态，该纠缠态涉及介观准指针态关于腔耗散。相关场分量的重叠导致拉比振荡的崩溃和复苏。虽然量子位弛豫和退相不保留这些状态，一个简单的分析描述的电路QED设备，包括腔弛豫以及量子位耗散的耗散动力学从Monte-Carlo方法。的自发和诱导拉比振荡信号的显式预测推导和sucessfully与精确计算比较。我们表明，这些有趣的效果可以观察到一个10光子场在即将到来的电路QED实验。
2007-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Dynamics of the Driven and Dissipative Rabi Model
拉比模型考虑了一个耦合到量子化谐振子的两能级系统（或自旋为1/2），并描述了物质与光之间最简单的相互作用。最近在固态电路量子电动力学的实验进展已经产生了理论上的努力，定量描述的数学和物理方面的光-物质相互作用超越旋转波近似。我们开发了一个随机的薛定谔方程的方法，使我们能够访问拉比模型的强耦合限制，并研究耗散的影响，交流驱动器在一个精确的方式。我们包括欧姆噪声对非马尔可夫自旋动力学的影响，导致近藤型关联，以及腔损耗。我们计算了不同条件下自旋变量的时间演化。作为对未来工作的考虑，我们讨论了在现实的实验条件下，达到一个极化激元的稳定状态的可能性。
2014-08-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dark Exciton Giant Rabi Oscillations with no External Magnetic Field
多声子物理学是一个新兴的领域，它是基础量子物理学的测试平台，也是计量学、片上通信等领域的几个应用。量子声学腔或谐振器是用于在理论和实验上研究多声子现象的装置。特别地，我们研究了由驱动激光泵浦的半导体量子点与声腔耦合组成的系统。这类系统已被证明产生有趣的多声子现象，但量子点的描述一直局限于一个二能级系统。这种限制限制了真正的半导体量子点可以提供的复杂性。相反，在这项工作中，我们考虑一个模型，其中的量子点可以有明亮和黑暗的激子，后者是特别有用的，由于其较低的退相干率，因为它们不存在自发的光子发射。在这种设置中，我们表明，通过微调的驱动激光频率，一个是能够实现巨大的拉比振荡之间的真空状态和暗激子状态与$N$ -声子束。由此，我们突出了两个突出的特点：第一，我们能够在量子点中创建暗态激发，而不需要通常的外部磁场来这样做;第二，在声腔和量子点遭受损失的耗散情况下，该系统充当能够发射$N$ -声子束的声子枪。
2022-05-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity QED of the graphene cyclotron transition
我们从理论上研究了石墨烯中狄拉克费米子回旋跃迁的腔量子电动力学。我们表明，超强耦合制度的特点是真空拉比频率可比或甚至大于跃迁频率可以获得足够高的填充因子的石墨烯朗道能级。在半导体量子阱中的大质量电子的相应物理学方面，出现了重要的质的差异。特别是，一个不稳定性的基态类似于发生在迪克模型预测的电子密度值的增加。
2011-11-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Resonant Tunneling Diodes Strongly Coupled to the Cavity Field
我们展示了嵌入在双金属腔中的谐振调谐二极管，与腔场强耦合，同时保持其电子特性。我们测量的极化激元色散，并找到一个相对真空拉比分裂为16%，这明确符合强耦合制度。此外，我们表明，电子输运有一个显着的影响，通过调制耦合强度的极化激元。电子输运和极化激子物理在我们的器件中的融合开辟了腔量子电动力学和集成光子学的新方面。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
On the phase transition of light in cavity QED lattices
强相互作用的原子和光子系统可以通过将单个腔QED系统连接到晶格中来实现，这被认为是量子模拟的新平台。在与其他相互作用的量子粒子系统共享重要特性的同时，我们认为光-物质相互作用的性质产生了凝聚态或原子物理学设置中没有类似物的独特特征。通过讨论离域光子的晶格模型的物理耦合本地与二能级系统通过基本的光-物质的相互作用所描述的拉比模型，我们认为，包括反向旋转条款，迄今为止被忽视的，是至关重要的稳定有限密度量子相位的相关光子的真空，不需要一个人工工程的化学势。我们发现光子离域和Rabi非线性之间的竞争驱动系统通过一个新的$Z_2$宇称破缺的量子临界态，它与量子光学的Dicke跃迁和量子磁学的Ising临界点有相似之处。我们讨论的相图以及低能量激发光谱和目前的分析估计的临界量。
2012-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
