Dissipative dynamics and superradiant countinuous time crystal in a Rydberg-interacting Dicke system
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Shandong Normal University（山东师范大学）
研究Rydberg-修饰Dicke系统中耗散与相互作用的相互作用，揭示其非平衡动力学及超辐射连续时间晶体相的形成机制。
2026-10-26 physics.optics quant-ph
Squeezed superradiant lasing of a quantum many-body emitter
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本研究提出利用量子多体系统生成具有超常规量子相关性的明亮量子光，通过相干多体相互作用实现光子压缩。
2026-02-18 quant-ph
Superradiant and Lasing States in Driven-Dissipative Dicke Models
本文给出了一个模型的非平衡相图，通过改变相干和非相干驱动项，该模型可以同时显示Dicke-Hepp-Lieb超辐射和规则激光。我们发现超辐射和标准激光在相图中的对应区域总是被一个正常区域所分隔。我们分析的行为系统使用的组合的精确数值的基础上的置换对称性的密度矩阵的小到中等数量的分子，和二阶累积量方程大量的分子。我们发现超辐射态和激光态的光子分布性质非常相似，但发射光谱却有很大的不同。我们还表明，在相干和非相干驱动的存在下，一个周期加倍的路线发生的混沌状态。
2017-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Cavity-immune features in the spectra of superradiant crossover laser pulses
由于对腔噪声的灵敏度降低，在坏腔状态下的激光在精密计量中具有有希望的应用。在这里，我们研究了在mK热系综中$^{88}$ Sr的$^1$ S $_0 - ^3$ P $_1$线上的脉冲激光的光谱特性和相位行为，如arxiv：1903.12593中首次描述的。该系统工作在一个制度，多普勒展宽的原子跃迁线宽是几倍大于腔线宽。我们发现，通过失谐的腔谐振，可以消除的峰值激射频率上的腔噪声的影响，即使系统不深的坏腔区的一阶。实验结果进行了比较，一个模型的基础上的Tavis-Cummings哈密顿量，这使我们能够调查不同的热速度类之间的相互作用作为减少腔噪声的基本机制。这些速度依赖的动力学可以发生在脉冲激光和超辐射交叉制度的激光器的开启行为。
2021-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Superradiant Cooling, Trapping, and Lasing of Dipole-Interacting Clock Atoms
一个冷原子气体与反转的人口过渡耦合到一个光谐振腔的场模式构成了激光器的一般模型。对于准连续操作，需要对原子进行外部泵浦、捕获和冷却以限制它们，从而在谐振器内实现足够的增益。由于倒置原子是蓝色失谐光场中的高场搜索器，因此将腔模式调谐到原子增益跃迁的蓝色侧允许将激光发射与受激腔冷却和原子在激光场的波腹处的偶极捕获相结合。我们研究这样的配置使用半经典描述沿腔轴的粒子运动。在早期工作的延伸，我们包括自由空间原子和腔衰减以及原子偶极偶极相互作用和它们相应的力。我们表明，对于一个适当的参数选择，即使在坏腔的限制，原子可以创建一个足够强的字段内的谐振腔，使他们被捕获和冷却通过超辐射激光作用与平均不到一个光子内的腔。
2019-12-09 quant-ph
Ultranarrow Superradiant Laser via Dressed Dark State
本文提出利用静磁场将偶同位素类碱土金属原子的暗态缀饰上亮态分量，实现从交叉区到超辐射激光区工作的超窄超辐射激光，在保持功率的同时获得mHz量级线宽，并对腔长和磁场涨落具有更强鲁棒性。
2025-08-28 physics.atom-ph quant-ph
Fully Collective Superradiant Lasing with Vanishing Sensitivity to Cavity Length Vibrations
JILA, NIST, and Department of Physics, University of Colorado（科罗拉多大学物理系、NIST 和 JILA）；Physikalisches Institut, University of Bonn（波恩大学物理研究所）
本文提出通过辅助腔耦合实现集体泵浦过程，解决原子钟连续波主动激光器中自发辐射的寄生加热问题，实现低至10^-14/g量级的谐振腔振动灵敏度。
2025-06-13 quant-ph
Lasing and counter-lasing phase transitions in a cavity QED system
我们研究了自发发射和非相干原子抽运对非平衡Dicke模型的非线性半经典动力学的影响-Dicke模型的推广，具有独立的耦合强度的同向和反向旋转的相互作用项。除了Dicke模型所熟知的普遍存在的超辐射行为之外，自发发射的加入与强反向旋转项的存在相结合，产生了被称为反向激光的类似激光的行为。这些状态在半经典模型中表现为稳定的周期轨道。我们进行了全面的动力学分析的出现在非平衡Dicke模型受到强腔耗散，使腔场可以消除产生一个有效的Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型的反激光。如果同旋相互作用的耦合强度很小，则反激光相通过去激发态的Hopf分叉出现。我们发现，如果自发发射的速率很小，这可以导致复苏的超辐射脉冲。然而，如果同向旋转耦合较大，则反激光相必须通过稳态超辐射相出现。这样的转变是分别驱动超辐射和反激光的相干和非相干过程竞争的结果。我们观察到一个令人惊讶的复杂的过渡之间的两个，与形成一个混乱的吸引子在一个薄的过渡参数区域。
2022-01-30 nlin.CD physics.optics quant-ph
Lasing and high temperature phase transitions in atomic systems with dressed state polaritons
研究了腔中高密度二能级原子与泵浦光场非共振相互作用系统中的高温相变基本问题。在原子缀饰态（DS）布居热化的框架下研究了OCs。在强原子-场耦合条件下，我们分析了原子DSs热化过程导致的序参量代表腔模实振幅时的磁平衡超辐射相变问题。这种转变也与发生在腔中的低支（LB）DS-极化激元的凝聚（相干）特性有关。为了描述非平衡相变，我们导出了能解释腔衰减率、碰撞衰减率和自发发射的类Maxwell-Bloch方程。本文详细研究了抽运场与原子跃迁频率正失谐和负失谐时，利用原子DS能级跃迁到激光场形成的各个方面。结果表明，对于正的原子光失谐量，在准平衡态DS布居存在的情况下，可以获得DS激光，这种情况对应于在非共振极限下具有反转的真实二能级原子系统。
2013-11-17 physics.optics quant-ph
Prospects of a superradiant laser based on a thermal or guided beam of Sr-88
通过对两个系统的数值模拟，根据实际的实验数据，探讨了$^{88}$ Sr中7.5kHz宽的$^1$ S $_0$ - $^3$ P $_1$跃迁的超辐射激射前景。一个系统使用的想法是在一个简单的，热的原子束与高通量的连续超辐射，另一个系统是基于使用超冷原子在偶极波导。我们发现，热束系统实现激光以上的流量$2.5 \times 10^{12}$原子/秒。它能够输出数百nW，并将腔体噪声抑制20-30倍。二阶多普勒频移引起激光频率的500 Hz量级的频移。对于冷原子束，我们考虑到退相干和热效应时，使用的原子限制在偶极波导的再泵浦计划。我们发现输出功率在几百pW的量级，而二阶多普勒频移可以忽略，腔噪声可以被抑制在50-100倍的量级。此外，我们表明，这两个系统表现出局部不敏感的原子通量的波动。
2022-08-03 physics.atom-ph quant-ph
Theory of the crossover from lasing to steady state superradiance
激光和稳态超辐射是两种初看起来截然不同的现象。在激光器中，相位信息由宏观腔内光场保持，并且该相位的鲁棒性是导致输出光的相干性的原因。相反，稳态超辐射系统的相干性来自于多原子系综的宏观集体偶极。在本文中，我们发展了一个量子理论，它在这两个极限之间平滑地连接起来。我们表明，激光和稳态超辐射应被认为是一个连续的交叉的两个极端的限制。系统的性质，在于超辐射，激光，和交叉参数区域进行了比较。我们发现，对于一个给定的输出强度较窄的线宽可以通过操作更接近的超辐射侧的交叉。我们还发现，集体相位是强大的对腔频率波动的超辐射制度和对原子水平的波动在激光制度。
2017-02-16 quant-ph
Modeling of a continuous superradiant laser on the sub-mHz $^1$S$_0\,\rightarrow\,^3$P$_0$ transition in neutral strontium-88
针对连续超辐射激光器高原子通量与低退相干难以兼顾的难题，提出结合超冷锶原子束与蝴蝶结腔的设计，通过模拟验证可行性并建立场模型，估算出线宽<100 mHz、功率数百fW的性能，为提升光钟短期稳定性提供新方案。
2025-02-10 physics.atom-ph quant-ph
Quantum signatures in quench from chaos to superradiance
驱动耗散迪克模型的特点正常，超辐射，激光稳定状态，可能是定期或混乱。我们报告了激光态的猝灭协议中混沌的量子签名。在一个经典的平均场的角度来看，一旦淬火的框架内，系统弛豫到正常或超辐射状态。从混沌淬火，不像淬火从一个定期的激光状态，表现出不稳定的依赖于控制参数。在量子域中，这种敏感性意味着一种类似于普遍电导波动的效应。
2022-04-03 cond-mat.mes-hall nlin.CD quant-ph
Thresholdless dressed-atom laser in a photonic band-gap material
我们证明了在光子带隙材料中设计的一个微观腔中，二能级原子的修饰态之间完全无阈值激光操作的能力。我们区分阈值和无阈值的行为，通过分析腔场的曼德尔的Q参数。我们发现阈值行为取决于激光跃迁中是否存在自发发射。在存在自发发射的情况下，腔场的平均光子数表现出阈值行为，表明系统可以作为普通激光器工作。当自发发射在激光跃迁时被消除时，对于所有的泵浦速率值都没有观察到阈值，表明系统成为无阈值激光器。此外，我们发现在无阈值操作下，平均光子数可以随泵浦速率非线性地增加，并且这个过程伴随着场的亚泊松统计。这表明，非经典统计可以用来区分缀饰原子激光器的非线性操作。
2009-06-23 quant-ph
Superradiance on the milliHertz linewidth strontium clock transition
今天最好的原子钟受到用来询问原子的激光频率噪声的限制。解决这个问题的一个建议是使用光学时钟跃迁作为其增益介质来产生超辐射激光器。这种激光器将充当一个有源原子钟，并且将高度不受参考腔长度波动的影响，而参考腔长度波动限制了当今最好的激光器。在这里，我们展示和表征超辐射发射的兆赫线宽时钟过渡的合奏激光冷却$^{87}$ Sr原子被困在一个高精细光学腔。我们测量的集体增强的发射率到腔模式的一个因素超过10,000相比，独立辐射原子。我们还演示了一种方法，种子超辐射发射和观察两个独立的跃迁激光之间的干涉。我们使用这种干涉来表征两个激光子系综的相对光谱特性。
2016-03-17 physics.atom-ph quant-ph
Numerical analysis of a superradiance-sideband-assisted laser with a zero frequency pulling and a narrow linewidth
本研究通过量子朗之万方程数值模拟超辐射边带辅助激光器，实现了零频率牵引的中心激光峰，其线宽可低至原子/腔线宽的百万分之一，且可利用边带峰高差实现泵浦激光的原子锁定，为新型超稳主动光学钟提供了新思路。
2024-08-18 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Nonreciprocal interactions induce frequency shifts in superradiant lasers
该研究揭示超辐射激光器中部分原子未被驱动时会出现频率偏移与线宽展宽，其源于驱动与未驱动原子间的非互易相互作用，为超辐射激光器实现及量子技术中非互易现象的应用提供参考。
2025-05-07 nlin.PS physics.atom-ph quant-ph
Cavity-enhanced superradiant Rayleigh scattering with ultra-cold and Bose-Einstein condensed atoms
本文报道了在光学环形腔中，超冷玻色-爱因斯坦凝聚态原子的集体反冲激光和超辐射瑞利散射。这两种现象都是基于光与冷原子气体的集体相互作用引起的不稳定性。本出版物阐明了这两种效应之间的联系。对几十个$μ\textrm{K}$热云的超辐射行为的观测证明了这种现象是由原子的合作动力学驱动的，而环形腔的存在强烈地增强了这种合作动力学。
2007-07-19 quant-ph
Correlated steady states and Raman lasing in continuously pumped and probed atomic ensembles
基于法拉第相互作用的光探测自旋极化原子系综是量子精密测量和量子信息处理中众多应用的通用平台。在这里，我们考虑一个连续的光泵浦和探测碱金属原子系综。由于光子在大光学深度处的集体散射，原子的稳态并不像通常假设的那样对应于不相关的张量积态。考虑到原子的多能级结构，我们引入了一种自洽的方法来近似包括对关联的稳态。我们发现和表征制度的拉曼激光，类似于超辐射激光器的模型。我们确定的光谱的集体散射的光子，这也表征的相干时间的集体自旋激发的顶部的固定相关的平均场状态，相关的应用在计量学和量子信息。
2022-05-10 physics.atom-ph quant-ph
Non-equilibrium states of a plasmonic Dicke model with coherent and dissipative surface plasmon-quantum emitter interactions
混合光子等离子体纳米结构允许工程师的量子发射器和腔模式的耦合占直接相干和环境介导的耗散途径。利用广义等离子体Dicke模型，我们探讨了这些相互作用的非平衡相图。分析表明，它们的相互作用导致了超辐射态和规则激光态向耗散耦合区的扩展，并产生了与超辐射态和规则激光态有边界的无粒子数反转的激光相。计算出的光子发射光谱表明，这些阶段进行不同的签名。
2020-01-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Active Frequency Measurement on Superradiant Strontium Clock Transitions
我们发展了一个随机平均场理论来描述脉冲超辐射发射的主动频率测量，最近的实验研究了锶-87原子被囚禁在光学腔中的光晶格中[M. Norcia等人，X 8，21036（2018）]。我们的理论揭示了有趣的动力学的原子系综与多个过渡频率，它再现了superradiant拍信号，噪声功率谱，和频率的不确定性与实验显着一致。此外，通过减少原子数目、延长超辐射脉冲和缩短实验占空比，我们预测了一个短期频率不确定度$9\times10^{-16} \sqrt{τ/s}$，这使得超辐射跃迁的主动频率测量与当前频率标准的记录性能相当[M. Schioppo等人，Nat.Photonics，11，48（2017）]。我们的理论结合了腔量子电动力学和量子测量理论，它可以很容易地应用于探索条件量子动力学和描述频率测量的其他过程，如稳态超辐射和超辐射拉曼激光。
2021-05-26 quant-ph
Wigner function and photon number distribution of a superradiant state in semiconductor laser structures
对于量子态的可视化，基于Wigner函数的方法是非常有效的。零差探测已被广泛地用于获得许多热态、相干态和压缩态光场的密度矩阵、维格纳函数和层析重建。本文利用时域光学零差层析技术对半导体激光器结构中形成的非平衡超辐射相干电子-空穴态的飞秒光场进行了量子态识别和重建。我们观察到严重的偏离泊松统计的光子相干激光状态时，从激光到超辐射的转换发生。重建的维格纳函数显示出大面积的负值，这是非经典性的特征标志，表明所产生的超辐射发射的量子性质。SR态的光子数分布和Wigner函数与位移Fock态非常相似
2019-11-22 quant-ph
Continuous momentum state lasing and cavity frequency-pinning with laser-cooled strontium atoms
本文利用连续加载到环形腔中的激光冷却$^{88}$Sr原子，实现了长达数小时的连续动量态激射，并通过原子损失机制将激射频率对腔频率变化的敏感度抑制了120倍，为连续腔QED量子模拟和超辐射激光器开辟了新路径。
2024-05-31 physics.atom-ph quant-ph
Superradiant Neutrino Lasers from Radioactive Condensates
本研究提出放射性玻色-爱因斯坦凝聚体的超辐射中微子发射概念以构建超辐射中微子激光器，指出基于铷-83凝聚体的实验可将衰变率从86.2天加速至分钟级。
2025-09-05 hep-ph quant-ph
Spectral properties of a thresholdless dressed-atom laser
研究了光子晶体中单原子缀饰态激光器腔模的原子荧光光谱特性和输出光场。我们特别注意的行为的频谱中存在的频率依赖水库和搜索的签名的无阈值激光。虽然通过对腔场光子统计的分析，预言了腔场的无阈值行为，但我们发现腔场的光谱中仍然存在阈值行为。我们发现，腔场谱的结构强烈地依赖于抽运率的奇异性。在低抽运率下，光谱不是单色的，而是由一组离散谱线组成，揭示了组合修饰原子与腔场系统的离散（量子）结构。我们发现，当抽运率达到一定值时，多峰结构转变为一条以腔场频率为中心的窄谱线。的光谱的行为的物理解释提供了在系统的修饰状态。
2010-02-02 physics.optics quant-ph
Terahertz lasing from intersubband polariton-polariton scattering in asymmetric quantum wells
在中心对称系统中，不同腔极化激元分支之间或相同激发数的修饰原子态之间的电偶极跃迁是严格禁止的。对于半导体微腔中的掺杂量子阱，导带中的子带间跃迁与腔模之间的强耦合产生了两个子带间腔极化激元分支，其简正模能量分裂是可调谐的，并且可以在太赫兹区域。在这里，我们表明，通过使用非对称量子阱，它是可能的，允许偶极跃迁之间的不同极化激元分支，导致太赫兹光子的发射。我们提出了这样一个系统的量子场论，并预测，高效率，宽调谐太赫兹激光可以获得。
2013-06-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theoretical Study on Superradiant Raman Scattering with Rubidium Atoms in An Optical Cavity
本研究通过量子主方程理论，将铷原子视为三能级系统并与光学腔耦合，统一解释了超辐射拉曼散射脉冲及稳态宽谱现象，为超辐射激光及相关量子现象研究提供了理论工具。
2024-01-01 quant-ph
Cooperativity of a few quantum emitters in a single-mode cavity
从理论上研究了单模腔与介观多个非相干泵浦量子辐射源耦合的辐射特性。我们提出了一个操作措施的介质合作，有效的坏腔和好腔制度。我们发现，相反的制度的亚辐射和超辐射对应的负和正的协同性，分别。激光制度的特点是由非负的协同性。在坏腔制度，我们表明，合作定义的过渡从亚辐射到超辐射。在良好的腔状态下，它有助于定义激光阈值，还提供指示激光状态的可区分的签名。提高腔模的质量会引起从单独的超辐射到激光区的交叉。此外，我们还验证了激光在很大范围内表现为正合作行为，表明受激发射和超辐射可以共存。的鲁棒性的协同性进行了研究，相对于实验的缺陷，如非均匀加宽和纯移相。
2013-10-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Inducing Non-Classical Lasing Via Periodic Drivings in Circuit Quantum Electrodynamics
我们展示了如何将一对超导量子比特耦合到微波腔模，以设计一个单原子激光器，将光发射到非经典状态。我们的方案依赖于通过量子比特能量的周期性调制来修整量子比特-场耦合。在修饰基中，第一个量子比特的辐射衰变成为一种有效的非相干泵浦机制，将能量注入系统，从而使耗散对我们有利。第二个辅助量子位用于塑造腔内的衰变，以这种方式，在腔模的压缩基础上发生激光。我们用平均场论和精确计算描述了系统的特征.我们的工作在电路量子电动力学中压缩和纠缠的产生以及耗散多体相变的研究中可能有应用。
2014-02-03 quant-ph
Superradiant Masing with Solid-state Spins at Room Temperature
稳态超辐射和超辐射激光是光晶格时钟领域的重要研究课题，但由于技术上的困难和原子损耗问题，目前还没有实现。在这篇文章中，我们提出，他们的对应部分可以观察到在微波域与固态自旋微波谐振器系统在室温下与现实的技术限制。为了验证我们的建议，我们系统地研究了系统的动力学和稳态，通过求解量子主方程的多层次和多过程动态的数万亿自旋。为此，我们采用平均场方法，并转换成一个更直观的迪克态图片的自旋系综的平均场动力学。计算结果表明，对于含氮空位中心自旋和并五苯分子自旋的系统，由于不同Dicke态之间的跃迁，首先发生超辐射Rabi振荡，随后的连续波超辐射激射可以达到远低于毫赫兹的线宽.我们的工作可能会指导进一步探索瞬态和稳态超辐射激射与上述和其他固态自旋系统，如碳化硅中的硅空位中心和六方氮化硼中的硼空位中心，其中具有超窄线宽的相干辐射可能会在深空通信，射电天文学和高精度计量学中找到应用。
2022-12-04 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A superradiant two-level laser with intrinsic light force generated gain
针对连续波超辐射激光实现难题，提出利用双色相干泵浦产生的状态依赖光力在单模腔中集中激发态原子以形成连续增益，并通过二阶累积量展开与半经典模拟确定窄带连续运行参数区间。
2023-11-03 quant-ph
Emergent dark states from superradiant dynamics in multilevel atoms in a cavity
研究了具有一般多级结构（角动量$F\leftrightarrow F'$）的原子与两种不同偏振态光场耦合时的集体衰变动力学。在对比两个级别的原子，我们发现，多层次的原子可以窝藏本征态是完全黑暗的腔衰减，甚至在子空间的置换对称状态（集体迪克流形）。暗态产生于不同的内部跃迁之间的相消干涉，并被证明是纠缠的。值得注意的是，多级原子的超辐射衰变可能最终停留在这些暗态之一，其中宏观部分的原子仍然处于激发状态。这为通过集体耗散制备物质的纠缠暗态打开了大门，可用于量子传感和量子模拟。我们的预测应该很容易观察到在当前的光学腔实验与碱土金属原子或拉曼修饰的过渡。
2022-05-19 cond-mat.quant-gas quant-ph
Degenerate mirrorless lasing in thermal vapors
Stevens Institute of Technology（史蒂文斯理工学院）；Helmholtz Institute Mainz, Johannes Gutenberg University（美因茨亥姆霍兹研究所，约翰内斯·古腾堡大学）；Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）；Rochester Scientific LLC（罗切斯特科学有限责任公司）；Institute for Physical Research, National Academy of Sciences of Armenia（亚美尼亚国家科学院物理研究所）
本研究通过线性响应理论揭示了热蒸气中退相干双能级碱土原子系统中出现的亚自然线宽色散特征和边带增益峰，为实现退相干无镜激光提供了理论支持。
2026-02-22 physics.atom-ph quant-ph
Introduction to the Dicke model: from equilibrium to nonequilibrium, and vice versa
Dicke模型描述了量子化腔场与二能级原子系综之间的耦合。当原子数趋于无穷大时，这个模型可以过渡到超辐射相，属于平均场伊辛普适类。超辐射跃迁最初是在原子处于热平衡时被预测的，最近用一个由光学腔中的原子组成的量子模拟器实现了，该模拟器同时受到耗散和驱动。在这份进展报告中，我们提供了一些相关的迪克模型的理论概念的介绍，审查的临界性质的超辐射相变，平衡和非平衡条件之间的区别。此外，我们还解释了超辐射相变和更常见的激光跃迁之间的根本区别。我们的报告主要集中在单模光学腔中原子的稳态，但我们也提到了实时动力学的一些方面，以及其他量子模拟器，包括超导量子比特，捕获离子和使用冷原子的自旋轨道耦合。这些实现的不同之处在于它们描述的是平衡系统还是非平衡系统。
2019-02-28 cond-mat.dis-nn quant-ph
Superradiant Phase Transition and Statistical Properties in the Dicke-Stark Model
North China Electric Power University（华北电力大学）；Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co., Ltd.（云南电网有限责任公司电力科学研究院）
本研究通过分析狄克-斯托克模型的超辐射相变及统计特性，揭示了光场在不同耦合强度下的行为转变及温度对纠缠和自旋压缩的影响。
2026-03-03 quant-ph
Collective dressed states for inelastic light scattering by atomic ensembles
Université Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；MajuLab（马久实验室）；Université Côte d’Azur（蔚蓝海岸大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Center for Quantum Technologies（量子技术中心）
该研究开发了通用修饰态框架，实现开源Python包并基准测试，揭示原子系综非弹性光散射的集体效应，为少原子系统集体光学响应工程提供工具。
2026-09-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Regimes of strong light-matter coupling under incoherent excitation
本文研究了在非相干泵浦下，包含失谐和退相的与腔场单模光子强耦合的二能级系统（原子、超导量子比特或量子点）。这个系统显示出一个惊人的量子到经典的转变。几个近似的理由，再现到不同程度的精确数值结果，我们分开五个制度的操作，我们术语“线性”，“量子”，“激光”，“淬火”和“热”。在完全量子化的图像中，激光机制作为修饰态的凝聚而出现，并在直接发射光致发光光谱中表现为Mollow三重态结构，它嵌入了光-物质相互作用的全场量子化描述的基本特征。
2011-05-29 quant-ph
An extremely bad-cavity laser
本研究展示了一种精细度低至2.01的极劣腔激光器，实现了微弱反馈下的低牵引系数激射，为未来超稳激光器及光学钟等领域提供了新视角。
2023-10-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Active optical frequency standards using cold atoms: perspectives and challenges
我们考虑各种方法来创建一个高稳定性的有源光学频率标准，其中原子系综本身产生一个高度稳定和准确的频率信号。在现代光学频率标准系统中，这种标准的短时频率稳定性可以克服稳定于宏观腔的激光器的稳定性。其主要思想是创建一个“超辐射”激光器工作在坏腔制度，其中腔场的衰减率显着超过激光跃迁的退相干率深。实现有源光频标的两种主要方法已经被提出：光晶格激光器和原子束激光器。我们考虑这些和一些替代方法，并讨论了必要的原子系综的参数，以达到计量相关水平的短时间频率稳定性，以及各种影响和主要挑战的关键实际实现。
2015-03-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Phase diagram of lasing under correlated pump from GPU-accelerated Truncated Wigner dynamics
The State University of New York at Buffalo（纽约州立大学布法罗分校）；ICTP South American Institute for Fundamental Research and Instituto de Física Teórica, UNESP - Univ. Estadual Paulista（国际理论物理中心南美基础研究所和圣保罗州立大学理论物理研究所）；NVIDIA Corporation（英伟达公司）
该研究利用GPU加速截断维格纳近似，对N个两能级原子链的空间关联泵浦激光系统进行全扫描，发现泵浦关联范围可调节驱动强度、加热与光学相干性的权衡，α≈1时仍可实现完全相干光。
2026-08-12 quant-ph
Continuous cavity-QED with an atomic beam
该研究设计了一种产生连续原子束穿过光学腔的装置，实现集体强耦合并测量连续光学增益，为连续超辐射激光等集体现象的阈值条件研究奠定基础。
2024-07-26 physics.atom-ph quant-ph
Variational Polaron Theory for Ground States of Strongly Coupled Light-Matter and Electron-Phonon Systems
Graduate School of Engineering, Kyoto University（京都大学工学研究科）
提出基于态依赖极化子变换的非微扰变分基态框架，结合乘积态假设和二阶微扰修正，在弱、强及中间耦合区间均保持高精度，Dicke和Holstein模型能量误差低于0.5%。
2026-06-19 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Dissipation-induced superradiance in matter coupled to a self-interacting cavity
Institute for Theoretical Physics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）；Department of Physics, University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学物理系）；Department of Physics, University of Konstanz（康斯坦茨大学物理系）；Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada and Condensed Matter Physics Center (IFIMAC), Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学凝聚态物质理论物理系及凝聚态物理中心）
本文在Dicke模型中引入光子Kerr非线性，发现负Kerr非线性导致低阈值自旋反转超辐射相，并通过腔耗散稳定该相，为激光和浴工程相提供新途径。
2026-06-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Confined Meson Excitations in Rydberg-Atom Arrays Coupled to a Cavity Field
本文研究一维里德伯缀饰原子与腔场耦合系统中的受限介子激发，通过Ising-Dicke模型揭示一级相变，并利用淬火动力学和零差探测等方法实现介子振荡的表征与观测。
2023-12-28 cond-mat.other cond-mat.quant-gas quant-ph
Raman-phonon-polariton condensation in a transversely pumped cavity
本文提出利用横向泵浦拉曼方案实现可调声子-光子耦合的声子极化激元凝聚，并通过Floquet稳定性分析给出超辐射态和激光态的相图，为工程电子关联态提供新工具。
2024-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
One knob to tune them all: Phase-controlled photon statistics and linewidth in partially pumped atomic ensembles
The State University of New York at Buffalo（纽约州立大学布法罗分校）；ICTP South American Institute for Fundamental Research Instituto de Física Teórica, UNESP - Univ. Estadual Paulista（国际理论物理研究所南美基础科学研究院，圣保罗州立大学理论物理研究所）
本文研究了在不相干驱动下，仅对原子子集施加不相干驱动的最小集体光发射模型，展示了线宽和光子统计可以在单一框架内被控制。通过引入泵浦部分和未泵浦部分之间的相位差并调节泵浦速率，证明了发射光的性质可以在广范围内变化。特别是，线宽可以独立于系统规模或与之成比例扩展，而光子统计可以从抗 bunch 或量子变为 bunch。此外，相对相位在控制干涉中的作用可以由相干相互作用代替。通过调节相互作用强度和泵浦速率，可以访问与仅耗散模型相同的区域。此外，相干相互作用稳定了具有窄线宽的相干发射，类似于超辐射激光。
2026-05-19 quant-ph
Tunable photon scattering by an atom dimer coupled to a band edge of a photonic crystal waveguide
针对光子晶体波导与任意间距原子二聚体耦合系统，研究弱激发区能级及衰减率特性，聚焦布拉格与反布拉格情形下的辐射态、完美透射等现象，量化缺陷影响，为新型量子物质-光界面提供可调光子散射方案。
2025-02-13 quant-ph
