Optimized state transfer in systems of ultrastrongly coupled matter and radiation
超强耦合可以允许量子技术发展的更快操作，但代价是对新类型的固有误差的敏感性增加。我们研究了超导电路QED体系在超强耦合下的态转移。使用最优控制方法，我们找到了一个协议弹性的主要来源的错误，来自腔损耗的动态Casimir效应的相互作用。
2022-03-07 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Two-Polariton Blockade via Ultrastrong Light-Matter Coupling
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Hunan First Normal University（湖南第一师范学院）；RIKEN（理化学研究所）；Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）；University of Michigan（密歇根大学）；National University of Defense Technology（国防科技大学）
本研究在超强耦合 regime 中通过修改的二阶和三阶相关函数预测了双极子阻塞现象，为实现多粒子量子光源提供了新途径。
2026-01-26 quant-ph
Dissipation and detection of polaritons in ultrastrong coupling regime
本文在不采用系统-库耦合的行波近似的情况下，从理论上研究了在超强光-物质耦合区中的耗散极化激元系统。腔中的光子和物质中的激发分别耦合两个大的谐振子系综（光子库和激子库）。继承了极化激元在超强耦合区的量子统计特性，在整个系统的基态，两个库并不处于真空态，而是压缩关联的。在主方程和朗之万方程的输入输出形式中，我们假设这种非真空库态。这两种方法都保证了极化激元系统衰减到基态，并且当极化激元系统处于基态时也不能探测到光子。
2012-08-26 quant-ph
Fast binomial-code holonomic quantum computation with ultrastrong light-matter coupling
提出了一种在人工原子与腔体共振器超强耦合系统中进行玻色二项式码非绝热完整量子计算的方案。在我们的协议中，由Fock态叠加形成的二项式码可以大大节省物理资源来纠正量子计算中的错误。我们应用到系统的强驱动场设计的捷径绝热方法。这将门控时间减少到几十纳秒。通过这种快速的演化，可以有效地减少系统随时间积累的退相干。控制不完善引起的噪声可以通过系统误差灵敏度抵消方法来抑制，因此该协议对此类噪声几乎不敏感。因此，该协议可以快速（$\sim 35$ ns）生成容错和高保真（$\gtrsim 98\%$与实验现实的参数）量子门。
2021-08-31 quant-ph
A recipe for Hamiltonian of system-environment coupling applicable to ultrastrong light-matter interaction regime
在标准腔量子电动力学中，当光与有耗腔中的物质相互作用时，腔场的耗散可以简单地用两种耦合的强度来表征：光与物质的相互作用和通过腔镜的系统与环境的耦合。然而，在超强光-物质相互作用机制中，耗散还取决于这两种耦合是由电场还是磁场（超导电路中的电容或电感）介导的。即使我们正确地知道了系统-环境耦合的微观机制（拉格朗日），耦合哈密顿量本身在原则上也会由于腔中的超强相互作用而被修改。在本文中，我们展示了一个配方推导出的系统-环境耦合的哈密顿量的一般表达式，这是适用于即使在超强的光-物质相互作用制度的良好的腔和独立的过渡限制。
2013-11-06 physics.optics quant-ph
Probing Ultrastrong Light-Matter Coupling in Open Quantum Systems
最近，通过先进的相干控制来动态探测超强耦合光和物质的系统被提出作为探测这种制度的独特量子特征的独特工具。相干性原则上允许将系统的纠缠本征态的虚光子按需转换为实光子，具有幺正效率和显著的鲁棒性。在这里，我们研究这种效果的存在下的退相干，表明也在远离理想的制度是有可能探测这种奇特的功能。
2021-01-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ground state of a resonant two-qubit Rabi model in the ultrastrong coupling regime
我们考虑由两个相同的量子比特与一个共同的振子模相互作用形成的广义拉比模型。在振子频率接近量子比特跃迁频率的近共振组态中，我们用变分法和变换法近似确定了模型的基态。这两种方法被证明提供了良好的协议与精确的数值基态的耦合强度范围内的超强制度。此外，我们指出如何近似的精度可以进一步提高，通过使用微扰理论。我们还研究了两个量子比特之间的基态纠缠。通过计算负性，我们量化了纠缠度作为耦合强度的函数。
2013-03-15 quant-ph
Ultrastrong time-dependent light-matter interactions are gauge-relative
含时光-物质相互作用是描述可控实验操作的一种广泛手段。它们可以被看作是一个近似，其中第三个系统-控制系统-被视为外部的哈密顿量。我们证明，这会导致在不等价的规范之间。我们提供了一个物理的例子，其中每个不同的非等效模型与应用在不同的实验情况下的规范不变的描述相吻合。从这些模型中得到的定性最终时间预测，包括纠缠和光子数，依赖于规范内的依赖时间的耦合假设。每当交互切换足够强且非绝热时，即使耦合在协议的准备和测量阶段消失，也会发生这种情况，此时子系统是唯一的且可通过实验寻址的。
2021-02-09 quant-ph
Description of ultrastrong light-matter interaction through coupled harmonic oscillator models and their connection with cavity-QED Hamiltonians
本文将不同经典耦合谐振子模型与等价 cavity-QED 哈密顿量对应，指出模型选择取决于抗磁项及横/纵向场介导机制，并用于提取光学响应和解释声子材料 Reststrahlen 带。
2025-02-19 quant-ph
Ultrastrong coupling dynamics with a transmon qubit
光和物质的相互作用通常用单激发的交换来描述。当耦合强度是系统频率的一个重要部分时，激励的数量不再保持不变，这个简单的图像就被打破了。这种机制被称为超强耦合机制，其特征在于非平凡的轻物质本征态和复杂的动力学。在这项工作中，我们建议使用一个阵列约瑟夫森结，以增加光模式的阻抗，使超强耦合到transmon量子位。我们表明，由此产生的动态可以产生和探测利用的多模式结构的结阵列。该提议依赖于transmon的频率可调谐性，并且关键地依赖于使用低频模式的阵列，其允许基态的非绝热变化。
2016-07-13 quant-ph
Bound states in ultrastrong waveguide QED
本文讨论了在旋波近似和激发数守恒的光-物质耦合模型之外，有限带宽波导QED中束缚态的性质。因此，我们将\emph{standard}计算扩展到更宽范围的光物质强度，特别是在所谓的超强耦合制度。我们使用Polaron技术。我们的主要结果如下。我们计算的自发发射率，这是重整化相比，费米黄金法则公式。我们概括了束缚态的存在准则，它们的性质和它们在量子比特热化中的作用。我们通过真空涨落和束缚态讨论了有效的自旋-自旋相互作用。最后，我们勾勒出一个完美的状态传输协议之间的远程发射器。
2020-01-21 quant-ph
Behavior of quantum coherence in the ultrastrong and deep strong coupling regimes of light-matter system
Henan Normal University（河南师范大学）；Dalian University of Technology（大连理工大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）；Shangrao Normal University（上饶师范学院）
本研究通过霍普菲尔德模型分析了光-物质系统在超强和深度强耦合 regime 中量子纠缠的行为，发现单模和双模压缩项是生成量子纠缠的关键因素，且总纠缠在低频和强耦合下增强。
2025-07-01 quant-ph
Dynamical generation and transfer of nonclassical states in strongly interacting light-matter systems in cavities
该研究利用腔中强及超强光-物质耦合下的极化激元动力学，实现非经典光态与物质态的产生、交换和转移，并揭示拍频、失谐不对称性及超强耦合优势。
2024-10-02 quant-ph
Laser under ultrastrong electromagnetic interaction with matter
在电磁场和物质之间的超强相互作用下，光通过辐射（激光）的受激发射放大的传统图像被打破，电场和磁场的不同动力学使“激光”与传统激光有质的不同，传统激光已经被简单地描述而没有区别。在超强区的“激光”可以表现出丰富多样的行为，并自发出现相干现象。我们发现，“激光”通常伴随着腔内外电磁场的奇次谐波和与原子布居振荡的同步。在两能级和单模近似下的一个简单模型中也证明了双稳态。
2015-05-18 physics.optics quant-ph
Ultrastrong coupling between light and matter
在过去的十年里，光与物质之间的超强耦合已经从理论概念转变为实验现实。这是一种新的量子光-物质相互作用机制，超越了弱耦合和强耦合，使耦合强度与系统中的跃迁频率相当。弱耦合和强耦合的实现导致了对量子系统和应用（如激光、量子传感和量子信息处理）的控制的增加。在这里，我们回顾了具有超强耦合的量子系统的理论，其中包括具有虚激发的纠缠基态，非线性光学的新途径，以及与几个重要物理模型的联系。我们还回顾了众多的实验装置，包括超导电路，有机分子，半导体极化激元，和光学力学，现在已经实现了超强耦合。然后，我们讨论了这些成就在物理和化学中的许多潜在应用。
2018-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tailored subcycle nonlinearities of ultrastrong light-matter coupling
我们研究了在一个新的机制中剪裁光-物质混合态的非线性响应，其中相干驱动场诱导的拉比频率和腔场设置的真空拉比频率都与光的载波频率相当。在这个以前未被探索的超强耦合，子周期泵浦探测和多波混合非线性之间的不同极化激元状态违反正常模式近似，而超强耦合保持完整的强场极限，我们的平均场模型证实。我们期望这种定制的非线性杂交元激发，以促进非经典光源，量子相变，或与虚光子腔化学。
2020-11-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum entanglement and Einstein-Podolsky-Rosen steering in ultrastrongly light-matter coupled system
本研究基于含公共热库的量子Hopfield模型提出高斯测量调控量子纠缠与EPR导向的方案，揭示不同耦合区关联来源，实现双向/单向EPR导向并分析热效应影响，为量子信息处理提供新思路。
2025-05-13 quant-ph
Spontaneous Conversion from Virtual to Real Photons in the Ultrastrong Coupling Regime
我们证明了在超强耦合的量子光学系统中可以发生虚光子对的自发释放。在这种在半导体和超导系统中都引起兴趣的状态下，光-物质耦合率ΩR变得与光子的裸共振频率ω0相当。与动态Casimir效应和其他电子对产生机制相反，这种现象不需要外力或哈密顿量中的时间相关参数。
2013-05-23 quant-ph
Ultrastrong magnetic light-matter interaction with cavity mode engineering
研究提出腔模式工程技术，构建超小模式体积和超高品质因数的谐振器，使磁光相互作用相比自由空间增强超$10^{16}$倍，并经金刚石氮空位自旋实验验证，为量子计算和暗物质搜索等领域提供新应用。
2023-05-18 quant-ph
Linear Ultrastrong Optomechanical Interaction
该研究报道了一种在线性耦合机制中运行的腔光机械系统，达到超强耦合，为量子增强传感和未来强机械压缩提供了可能。
2023-05-25 quant-ph
Ultrastrong coupling regime of non-dipolar light-matter interactions
我们提出了一个电路QED方案，它允许达到一个单一的量子比特和量子共振器之间的非偶极相互作用的超强耦合制度。我们表明，系统的哈密顿量是很好地近似的双光子量子拉比模型，并提出了一个简单的散射实验来探测其基本性质。特别是，我们确定了一个驱动方案，揭示了选择规则的变化，其特征在于击穿的行波近似和从强到超强双光子相互作用的过渡。最后，我们表明，在一个狭窄的光谱区域的频率拥挤是可观察到的输出荧光光谱的耦合强度接近崩溃点，铺平了道路，直接观察的发病的固态设备中的光谱崩溃。
2018-07-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrastrong Magnon-Magnon Coupling Dominated by Antiresonant Interactions
预言了具有超强光-物质相互作用的腔量子电动力学（QED）系统中的奇异量子真空现象。它们的基态为真空压缩态，量子涨落受到抑制。这种现象的来源是哈密顿量中的反共振项，但与光物质系统中的共振相互作用相比，反共振相互作用通常可以忽略不计。我们报告了一个不寻常的耦合物质-物质系统的磁振子，可以模拟一个独特的腔QED哈密顿耦合强度，很容易调谐到超强耦合制度和占主导地位的反共振条款。我们发现了一个新的制度，真空布洛赫Siegert位移，反共振相互作用的标志，大大超过类似的频率变化共振相互作用。此外，我们从理论上探讨了系统的基态，并计算了高达5.9 dB的量子涨落抑制。这些观测结果表明，磁振子系统提供了一个理想的平台，用于模拟在超强耦合光物质系统中预测的奇异量子真空现象。
2021-02-07 cond-mat.quant-gas quant-ph
Thermodynamics of ultrastrongly coupled light-matter systems
我们研究了一个两能级偶极系统的热力学性质，该系统与单腔模超强耦合。通过使用精确的数值和近似的分析方法，我们评估该系统的自由能在任意的相互作用强度和讨论强耦合修改的衍生量，如比热或电极化率。从这个分析中，我们确定了最低阶腔诱导的集体超强耦合制度中的这些量的修正，并表明，即使是更强的相互作用的存在下，一个单一的腔模式可以强烈修改广泛的热力学量的一个大的偶极子合奏。在这种非微扰耦合制度，我们也观察到一个显着的移动的铁电相变温度和特征的空腔模式的黑体光谱的加宽和崩溃。除了纯粹的基本兴趣之外，这些一般性的见解对于确定超强耦合效应的潜在应用也很重要，例如在量子化学领域或实现量子热机。
2020-09-22 cond-mat.other quant-ph
Ultrastrongly dissipative quantum Rabi model
我们讨论了存在超出标准微扰处理损失的耗散的腔QED的平衡和非平衡动力学。利用动力学极化子\emph{ansatz}和矩阵乘积态模拟方法，讨论了光-物质$g$ -耦合和体系-浴相互作用都处于超强耦合区的情况.我们提供了一个关键的$g$拉比振荡的发病。此外，我们还通过腔和耗散证明了量子比特是\emph{dressed}。这样的着装支配着动力学，因此，它可以被测量。最后，我们勾勒出电路QED技术内的实现我们的理论思想。
2018-06-05 quant-ph
Photon Blockade in the Ultrastrong Coupling Regime
我们探讨光子符合计数统计在超强耦合制度，原子-腔耦合率变得可比的腔共振频率。在这种情况下，通常的正常顺序关联函数不能描述输出光子统计。通过在腔-发射体修饰基中表达电场算符，我们能够提出适用于任意程度光-物质相互作用的关联函数。我们的研究结果表明，标准的光子封锁方案是显着修改的超强耦合。我们观察参数过程，即使是两个级别的发射器和时间振荡的强度关联函数在一个频率的超强光子发射耦合。这些效应可以追溯到存在的双光子级联衰变引起的反旋转相互作用项。
2012-10-08 quant-ph
Incoherent-mediator for quantum state transfer in the ultrastrong coupling regime
研究了由超强耦合光-物质系统构成的公共量子总线上耦合的两个量子比特之间的量子态转移。通过调谐两个量子比特频率与中介系统中的禁戒跃迁共振，我们证明了高保真的交换操作，即使量子总线是热填充的。该方案在光与物质相互作用的超强耦合机制下的热量子信息处理中具有应用前景。
2017-05-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Berry Phase and Topology in Ultrastrongly Coupled Quantum Light-Matter Systems
本文提出一个理论框架，用于分析二维材料超强耦合到腔电磁场的量子几何与拓扑，并在深度强耦合区域发现向拓扑平凡相的再入转变，通过幺正映射与 Haldane 模型建立联系。
2023-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Emission spectral non-Markovianity in qubit-cavity systems in the ultrastrong coupling regime
本文针对超强耦合、非马尔可夫区域的耗散 Rabi 与 Jaynes-Cummings 模型，提出 PTNZE 计算发射光谱，并揭示反旋项、耦合强度和初始条件导致的不对称特征。
2023-04-05 quant-ph
System-environment coupling derived by Maxwell's boundary conditions from weak to ultrastrong light-matter coupling regime
在标准的腔量子电动力学（QED）理论中，腔（腔系统和光子库）内外光子之间的耦合是光子总数守恒的。然而，当腔光子与物质中的原子或激发态发生（超）强相互作用时，系统-库耦合必须从更基本的观点来确定。基于介电介质QED理论中的Maxwell边界条件，导出了腔内极化激元（非光子）和腔外光子总数守恒的量子Langevin方程和输入输出关系。
2013-04-08 physics.optics quant-ph
Thermal emission in the ultrastrong coupling regime
研究了腔量子电动力学系统在原子-腔耦合率与腔共振频率相当的超强耦合区的热辐射。在这种情况下，光电探测和耗散的标准描述失败了。根据Ridolfo等人最近提出的方法，[arXiv：1206.0944]，我们能够计算具有任意强度的轻物质相互作用的系统的发射，通过在腔-发射器修饰基中表达电场算子。在这里，我们提出了热光致发光光谱，计算给定的温度和不同的耦合，特别是可用的电路QED参数。
2012-10-08 quant-ph
Quantum simulation of ultrastrongly coupled bosonic modes using superconducting circuits
一对超强耦合玻色子模的基态被预言为双模压缩真空。然而，相应的量子相关性目前在凝聚态中是不可观测的，因为它不能从这些系统中提取出来。在这里，我们表明，超导电路可以用来执行一个系统的两个玻色子模式的制度范围从强到超强耦合的模拟仿真。更重要的是，我们的量子模拟设置使我们能够检测到的玻色子模式的基态性质相关的输出激发。我们计算了该物理系统的发射谱，发现产生态同时呈现单模压缩和双模压缩。
2017-04-21 quant-ph
Ultrastrong coupling regimes of light-matter interaction
最近的实验表明，光和物质可以在极端程度上混合在一起，目前正在各种环境中探索以前未知的光-物质相互作用机制。当光-物质相互作用能是非耦合系统的裸频率的一个可比分数时，建立了所谓的超强耦合（USC）制度。此外，当相互作用强度变得大于裸频率时，深强耦合（DSC）区域出现。本文综述了超临界和差示扫描量热领域的研究进展，特别是对腔中光模与二能级系统相互作用的研究进展。本文首先综述了从半经典拉比模型的起源到量子拉比模型的最新发展的理论进展。接下来，描述了来自各种量子平台的几个关键实验结果，包括超导电路，半导体量子阱和其他混合量子系统。最后，利用USC和DSC制度，包括新的量子光学现象，量子模拟，量子计算的预期应用突出。
2019-06-12 cond-mat.supr-con quant-ph
Polaritonic Ultrastrong Coupling: Quantum Entanglement in Ground State
本文通过对角化极化激元哈密顿量并利用基态的高斯性质，推导纠缠熵与对数负性参数的解析表达式，证明超强耦合区基态存在显著量子纠缠。
2023-04-03 quant-ph
Ultrafast adiabatic passages in ultrastrongly coupled light-matter systems
求解多模量子 Rabi 模型暗态，提出利用受对称性保护的线性绝热通道，在超强耦合系统中以与模数无关的极高保真度超快生成任意单光子 W 态。
2024-04-23 quant-ph
Dynamical stabilization by vacuum fluctuations in a cavity: Resonant electron scattering in the ultrastrong light-matter coupling regime
我们发展了一个腔中电子被短程排斥势散射的理论。在电子与腔场的超强耦合区，腔场的真空涨落导致了被排斥势核所束缚的准定态极化激元的动力学稳定。当自由电子的能量与受限态的能量一致时，伴随着腔光子发射的电子的极其有效的共振非弹性散射出现。这种效果进行了讨论，作为可能的自由电子源的非经典光的基础。
2022-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Near-ultrastrong nonlinear light-matter coupling in superconducting circuits
本研究利用含 quarton 耦合器的超导电路架构，首次实验实现了近超强非线性光-物质耦合，并创下相干量子比特间最大 ZZ 相互作用记录，有望大幅加速量子比特读取与门操作。
2024-05-02 quant-ph
Resolution of Gauge Ambiguities in Ultrastrong-Coupling Cavity QED
规范不变性是现代量子场论的基石。最近的研究表明，描述二能级原子与量子化电磁场偶极耦合的量子拉比模型违反了这一原理。这个广泛使用的模型描述了大量的量子系统和不同相互作用机制下的物理过程。在超强耦合制度，它提供的预测，极大地依赖于所选择的规范。这一失败归因于物质系统的有限级截断。我们表明，一个仔细的应用程序的规范原理是能够恢复规范不变性，即使是极端的光物质相互作用制度。在库仑规范中得到的量子拉比哈密顿量与标准模型有很大的不同，并且提供了与使用偶极规范得到的相同的物理结果。它包含场算子的所有订单时，不能忽略耦合强度高。这些结果揭示了非微扰和极端相互作用制度中规范不变性的微妙之处，这些制度现在可以通过实验获得，并解决了量子拉比和迪克模型中规范模糊性引起的所有长期争议。
2018-12-05 quant-ph
Ultrastrong Coupling Signatures in Photon Statistics from Terahertz Higgs-Polaritons
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）
研究通过腔内超导体传输光子统计，揭示强耦合下双光子Higgs极子的非线性特性，发现光子统计变化源于暗腔态的形成，为太强耦合提供诊断方法。
2026-10-30 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con physics.optics
Spectral Properties of Two Superconducting Artificial Atoms Coupled to a Resonator in the Ultrastrong Coupling Regime
本研究实验探究了两个磁通量子位超强耦合至同一LC谐振器的超导电路，观测到免能级交叉与谱不对称性两种现象，为片上量子光学与量子信息新过程研究提供了新平台。
2025-05-19 quant-ph
Theoretical methods for ultrastrong light-matter interactions
本文回顾了在过去十年中发展的理论方法，以了解腔量子电动力学在超强耦合制度，其中的光-物质相互作用的强度变得可比的光子频率。随着基本量子光学效应的深刻修改，产生了丰富的现象学，这一制度引入了重大的理论挑战。其中最重要的是打破了忽略光-物质相互作用哈密顿量中所有非共振项的行波近似。因此，量子光学理论框架的很大一部分必须重新审视，以准确地说明在这一制度中的所有相互作用项。在这篇文章中，我们给出了一个广泛的概述最近的进展，从基态性质的分析估计，适当的主方程的推导和计算的光电探测信号。对于理论的每个方面，方法的基本原理都在诸如量子拉比模型和自旋玻色子模型的范例模型上进行了说明。本着这种精神，本文的大部分内容都致力于有效的模型，相关的各种实验平台，其中的超强耦合已经达到，如半导体微腔和超导电路。这些模型的有效性进行了讨论，在文章的最后一部分，在那里我们解决最近的辩论有关的基本问题，规范不变性的超强耦合制度。
2020-06-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Pure Dephasing of Light-Matter Systems in the Ultrastrong and Deep-Strong Coupling Regimes
本文研究混合量子系统组分的纯退相干对系统跃迁退相干率的影响，发现在超强与深强耦合机制下，相互作用会显著影响子系统退相干的随机微扰形式，且依赖于所选规范，忽略该问题会导致非物理结果。
2022-05-19 cond-mat.other quant-ph
Experimentally simulating the dynamics of quantum light and matter at ultrastrong coupling
描述光与物质之间基本相互作用的量子拉比模型是量子物理学的基石。它预测奇异的现象，如量子相变和基态纠缠在超强耦合（USC）制度，耦合强度可比的子系统能量。尽管在许多实验平台上取得了进展，但达到USC的少数实验仅限于光谱学：证明USC动力学仍然是一个突出的挑战。在这里，我们采用一个电路QED芯片与谐振器和transmon量子比特之间的适度耦合，实现精确的数字量子模拟的USC动力学。我们通过使用多达90个二阶Trotter步骤并在组合的Hilbert空间维度$\sim80$中探测两个子系统来推进固态数字量子模拟的最新技术，展示了Schrödinger-cat纠缠和深USC的大光子数特征。这项工作打开了大门，探索极端USC制度，量子相变和多体效应的迪克模型。
2016-10-31 cond-mat.supr-con quant-ph
Dissipation and Ultrastrong Coupling in Circuit QED
腔路QED在最基本的水平上研究光与物质的相互作用。然而，这种相互作用是最经常被忽视时，考虑这个系统与环境的耦合。在本文中，我们将展示如何简化，导致标准的量子光学主方程，是在非物理效应的根源。包括量子位弛豫和退相，以及腔弛豫，我们推导出一个主方程，考虑到量子位谐振器耦合。特别注意的是给予超强耦合制度，量子光学主方程的失败是显而易见的。在这种情况下，我们的模型预测的真空拉比分裂，可用于探测在未探索的频率失相噪声的不对称性。我们还展示了量子位频率的波动如何导致边带跃迁、压缩和类卡西米尔光子的产生。
2011-10-21 quant-ph
Organic Photodiodes with an Extended Responsivity using Ultrastrong Light-Matter Coupling
在有机光电二极管（OPD）中，光被激子吸收，激子解离以产生光电流。在这里，我们展示了一种新型的OPD，其中光被极化激元吸收，混合光物质状态。我们展示了在可见光和红外波长的超强耦合制度的极化激元OPD的操作。这些设备可以被设计为显示具有非常弱的角度依赖性的窄响应度。更重要的是，它们可以被调谐以在裸激子吸收之外的光谱范围内操作。值得注意的是，我们表明，极化激元OPD的响应度可以被推到近红外波长，其中很少有有机吸收剂可用，外部量子效率超过控制OPD。
2018-02-24 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Quantum topology in the ultrastrong coupling regime
两个或多个对象之间的耦合通常可以分为强耦合或弱耦合。例如，在腔量子电动力学中，当耦合强度大于损耗率时，耦合被称为强耦合，否则被称为弱耦合。超强耦合，其中相互作用能与未耦合物体的裸能量具有相同的数量级，为量子物理学和超越量子物理学提供了一个新的范例。因此，深刻的变化，以及建立的现象发生，例如，在一个超强耦合系统的基态不是空的，但主机虚拟的激发由于存在的过程，不保存的总数量的激发。量子拓扑系统中，激发的数量通常是保守的，超强耦合的影响，仍然在很大程度上未知，尽管拓扑物质的巨大效用。在这里，我们揭示了如何在一个一维数组中表现出超强耦合和拓扑状态之间的微妙的相互作用。我们从理论上研究了一个二聚链的两能级系统在超强耦合制度，其中结合的饱和和反旋转项的哈密顿量中发挥关键作用，丰富的，多激发的有效能带结构。特别是，我们发现了不寻常的拓扑边缘状态，我们介绍了一种味道的拓扑状态，我们称之为反边状态，我们揭示了显着的几何相关的重整化的量子真空。总之，我们的研究结果提供了一个路线图的实验，以表征和探索一个原型系统在新兴领域的超强量子拓扑。
2022-07-11 quant-ph
Analytical ground state for the Jaynes-Cummings model with the ultrastrong coupling
本文利用广义变分方法，解析地得到了具有超强耦合的不可解Jaynes-Cummings模型的基态性质。给出了基态能量的显式表达式，在较宽的实验参数范围内与数值模拟结果吻合较好。特别是，所介绍的方法可以成功地求解具有正失谐（原子共振能级大于光子频率）的Jaynes-Cummings模型，而这是绝热近似和广义旋波近似无法处理的。最后，我们还演示了如何控制的平均光子数，通过当前的实验参数，包括光子频率，耦合强度，特别是原子的共振能级。
2011-07-19 cond-mat.other quant-ph
Revealing higher-order light and matter energy exchanges using quantum trajectories in ultrastrong coupling
开放量子系统的动力学通常使用主方程来建模，主方程描述实验的预期结果（即，相同动态的许多实现的平均值）。相反，量子轨迹模拟了理想的单一实验的结果--完美探测器的"点击“，例如，自发发射。量子跳跃是与随机事件相关的，它表征了开放量子系统波函数的突然变化，正确描述量子跳跃是定义量子轨迹的关键。在这篇文章中，我们通过适当地定义跃迁算符，将量子轨道的形式主义推广到光与物质之间具有超强耦合（USC）的开放量子系统。在这样的系统中，奇异的高阶量子态和能量转移可以在不保持系统中激发总数的情况下发生。这种USC系统的发射场具有这些高阶过程的签名，并且在较低的耦合强度下与类似过程显著不同。值得注意的是，发射统计必须在单个量子轨道水平上进行，因为这些过程的特征被主方程的“平均”所洗掉。我们分析了所选择的解开的影响（即，如何收集系统的输出场）的量子轨迹，并表明这些影响的高阶USC过程可以揭示在实验中通过构建直方图检测到的量子跳跃。我们通过分析单个光子对两个原子的激发来说明这些想法~[Garziano等人，117，043601（2016）]。例如，量子轨迹显示，跟踪原子的量子跳跃可以重建一个光子和两个原子之间的振荡，以及两个原子之间出现的拉比振荡。
2021-07-19 quant-ph
Ultrastrong waveguide QED with giant atoms
巨发射体量子光学为波导QED中非马尔可夫性质的观测和操纵提供了一条新的途径。在本文中，我们扩展的巨原子理论，迄今仅限于微扰轻物质制度，以处理超强耦合制度。在标准旋波近似下，利用静态和动态极化子方法研究了巨原子与欧姆波导耦合的低能子空间。通过计算巨原子局域-离域量子相变的耦合函数，分析了系统的平衡性质。我们发现，虚光子打扮的基态是非指数本地化的接触点周围，但衰减的幂律。研究了初始激发态巨原子的动力学，指出了超强耦合对兰姆位移和自发发射衰减率的影响。最后，我们评论的存在，所谓的振荡束缚态超越旋转波近似。
2022-05-16 quant-ph
Sculpting ultrastrong light-matter coupling through spatial matter structuring
本文通过空间结构设计调控平面太赫兹谐振器多模与二维电子回旋共振的重叠，实现了对超强多模耦合路径、模式数量、频谱和磁调谐响应的控制，为量子光源、非线性和量子信息处理提供了新方法。
2023-11-30 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Ultrastrong light-matter interaction in a multimode photonic crystal
本文通过将fluxonium量子比特与微波谐振器晶格电耦合，在光子晶体多模体系中实现超强光-物质耦合，使单光子输运成为多体问题，并利用多光子束缚态产生强关联光子库，为单光子非线性量子光学和纠缠多体相研究开辟新途径。
2024-02-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Signatures of the $A^2$ term in ultrastrongly-coupled oscillators
研究了玻色子物质激发与单模腔场通过电偶极子耦合的情况。相互作用模型中包括反向旋转项和$A^2$项，${\mathbf A}$是腔场的矢量势。在超强耦合区，裸模的真空不再是哈密顿量的基态，而是包含非零的极化激元，即系统的真简正模。当模型参数满足K-R求和规则时，我们发现两个极化激元总是等布居的。我们展示了如何在淬火实验中测试这种预测，通过快速切换耦合和分析腔体发出的辐射。还提供了一个细化的微观最小耦合哈密顿的基础上的模型，其后果对我们的结果进行了分析。
2015-07-01 quant-ph
Dynamical Casimir effect and state transfer in the ultrastrong coupling regime
动力学Casimir效应（DCE）表现在超强物质场耦合（USC）区域，是系统某些参数非绝热变化的结果。我们表明，DCE是一个基本的限制标准量子协议的基础上量子拉比振荡，这意味着需要新的计划来实现高保真超快量子门。我们的研究结果是通过一个典型的量子通信协议，即，量子态转移。
2019-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Circuit QED Spectra in the Ultrastrong Coupling Regime: How They Differ from Cavity QED
本文分析电路QED中超强耦合下的光谱，发现与腔QED不同，系统与输出端口的耦合方式导致独特光谱特征。
2024-10-02 quant-ph
Parity-dependent State Engineering and Tomography in the ultrastrong coupling regime
达到光-物质相互作用的强耦合机制导致了基础量子物理和量子信息处理应用的令人印象深刻的发展。不同量子技术的最新进展，如超导电路或半导体量子阱，表明也可以实现超强耦合机制（USC），其中预测了新的物理现象和潜在的计算效益。然而，这一制度缺乏有效的脱钩机制，迄今为止阻碍了控制和测量进程。在这里，我们提出了一种基于宇称对称性守恒的方法，允许在光-物质相互作用的超强耦合机制中产生和重建任意态。我们的协议需要最少的外部资源，通过利用USC系统和辅助的二能级量子系统之间的耦合。
2015-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
