Synchronization in PT-symmetric optomechanical resonators
同步在自同步、通信、神经网络等领域有着重要的应用。本文通过引入PT对称结构,提出了一种在两个耦合光机械谐振腔中实现两个机械模式同步的机制。结果表明,通过减小两个光机械谐振器之间的耦合强度,可以提高两个远离谐振的机械模式之间的同步程度。另外,当我们考虑光机械谐振腔中的随机噪声时,我们发现在特定的参数范围内,更多的噪声可以提高系统的同步程度。我们的研究结果开辟了PT对称系统和同步研究的新维度。
2020-04-04 physics.optics quant-ph
Quantum phase synchronisation enhanced via Coulomb interaction in an optomechanical system
University of Yaounde I(雅温得第一大学);University of Ngaoundere(恩冈德雷大学);Nantong University(南通大学);Government College University(政府学院大学);IIT Kharagpur(印度理工学院卡拉格普尔分校);University of Bisha(比沙大学);Akal University(阿卡尔大学)
本研究通过库仑相互作用在光学机械系统中增强量子相同步,揭示了相位对齐依赖于谐振子耦合,而振幅和频率锁定由光学驱动决定。
2025-12-30 quant-ph
Noise-Induced Transitions in Optomechanical Synchronization
研究了量子噪声和热噪声对两个光机械极限环振子同步的影响。传统上,在没有噪声的情况下,光机系统倾向于同相或反相同步。考虑到基本的量子噪声,我们发现了一个制度,波动驱动这些经典同步状态之间的转换。我们调查如何从无噪声系统中出现这种“混合”同步制度,通过研究经典到量子交叉,我们展示了如何随有效噪声强度的变化的过渡的时间尺度。此外,我们比较了热噪声的影响,量子噪声的影响。
2016-01-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical laser cooling with mechanical modulations
本文从理论上研究了谐振频率和阻尼随时间变化时腔体光力学的激光冷却问题。在弱光-机耦合区,我们用绝热近似推广了激光冷却理论。我们讨论了冷却动力学的修改,并将其与在宽范围的调制频率的数值模拟进行比较。
2014-12-15 quant-ph
Synchronization of an optomechanical system to an external drive
由有效的蓝色失谐激光驱动的光机械系统可以表现出机械振荡器的自持振荡。这些自振荡是观测同步的先决条件。在这里,我们研究机械振荡与外部参考驱动的同步。我们研究了两种情况下的参考驱动:(1)一个额外的激光施加到光学腔;(2)一个机械驱动直接施加到机械振荡器。从主方程描述,我们推导出一个微观阿德勒方程的两种情况下,有效的经典制度中的量子散粒噪声的机械自振子不发挥作用。此外,我们数值表明,在这两种情况下,同步也出现在量子制度。因此,光机系统是研究量子同步的一个很好的候选者。
2017-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Amplitude-modulation-based atom-mirror entanglement and mechanical squeezing in a hybrid optomechanical system
考虑了一个由原子系综和标准光机械腔组成的混合光机械系统,该系统由周期性调制的外光场驱动。研究了Heisenberg算子一阶矩的渐近行为,清楚地展示了精确数值解与解析解之间的逼近过程。基于外驱动和有效光机耦合的具体调制形式,分别详细讨论了原子-镜纠缠增强。与恒定驱动机制相比,这种机制可以极大地提高纠缠度,同时具有更大的松散腔衰减率,并且更好地抵抗机械浴的热涨落。周期性调制的有效光机耦合的期望形式可以通过外部驱动调制分量精确地设计,该外部驱动调制分量可以经由拉普拉斯变换解析地导出。同时,借助于原子系综引起的量子干涉机制,通过适当地调制外部驱动,在未分辨区域内可以成功地产生由周期调制引起的机械压缩。
2018-11-15 quant-ph
Dynamical and quantum effects of collective dissipation in optomechanical systems
光机械装置已经被冷却到基态,真正的量子特征以及长期预测的非线性现象已经被观察到。当在同一基板中足够紧密地封装一个以上的光机单元时,出现了关于集体耗散通道还是独立耗散通道是系统的正确描述的问题。在这里,我们探讨的影响时,引入机械自由度之间的耗散耦合。我们研究了同步、纠缠和冷却,发现即使在没有机械直接耦合的情况下,集体耗散也可以驱动同步,并允许获得更大的纠缠和光机冷却。负责这些增强的机制进行了探讨,并提供了一个完整的和一致的图片。
2017-09-12 quant-ph
Quantum synchronization and correlation in bidirectionally and unidirectionally coupled optomechanical oscillators
光耦合光机械振荡器已被证明是一个多功能的实验资源,探索光机械同步和相关性。在本工作中,我们研究了两个具有两种不同拓扑结构的光耦合光机械振荡器中的量子同步和量子关联现象。在一种情况下,振荡器以可逆的方式与光子耦合,称为双向耦合,而在另一种情况下,光子被允许进入另一个振荡器,但不允许在相反的方向上交换回来,称为单向耦合。我们的结果表明,无论这些配置,当同步建立,两个振荡器也成为量子力学相关的有限程度的高斯量子不和谐。然而,我们发现,根据这些拓扑结构,同步和量子不和谐的行为在一个非常独特的方式。例如,在双向耦合光机械振荡器中,我们发现量子同步和不和谐都表现出类似舌头的图案,这是阿诺德舌头的量子模拟。然而,在单向耦合振子中,我们观察到了一种新的量子相位同步的阻塞行为,也称为量子同步阻塞,而量子不和谐未能映射这种异常行为。
2019-08-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Synchronization in an Optomechanical Cavity
研究了光纤上光机械腔中的自激振荡。当注入腔中的光功率被周期性调制时,观察到同步。基于Fokker-Planck方程的理论分析评估了自振荡机械谐振器的预期相空间分布(PSD)。采用层析成像技术从测量的反射光功率中提取PSD。时间分辨的状态层析成像测量进行研究的相位扩散和相位锁定的SEO。实验确定了同步发生的失谐区域,并将结果与理论预测进行了比较。
2014-10-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dynamics of an optomechanical resonator containing a Quantum Well induced by periodic modulation of cavity field and external laser beam
本文详细研究了由光机械腔中的量子阱组成的非定常系统的动力学。用腔动镜的经典运动和量子化运动研究了该系统。在这两种情况下,腔频率都是在时间上快速调制的。给出了所得的周期调制谱。特别地,我们研究了双光子过程对腔内光子数的影响。对于这些非稳态系统,还检查了量子阱中激子发射的荧光强度。观察到荧光光谱的初始阶段有助于检测双光子过程。研究还发现,在强调制下,双光子过程占主导地位,而在弱调制下,荧光占主导地位。我们还分析了系统的动力学引起的外泵浦激光器的周期性调制与恒定的腔频率。外部激光泵浦的这种调制有助于声子放大。
2013-10-23 quant-ph
Strong mechanical squeezing in a standard optomechanical system by pump modulation
为了有利于泵浦光的振幅调制,我们提出了一种简单而有效的机械压缩方案。通过仅仅将特定类型的周期性调制引入到单音驱动场中以冷却机械Bogoliubov模式,可以在不需要任何附加技术的情况下设计远远超过3 dB的强机械压缩。具体地说,我们发现,压缩量是不是简单地依赖于有效的光机耦合的数量级,但强烈的边带强度的比例为it.To最大化的机械压缩,我们数值和解析优化这个比例在稳态制度,分别。在我们的方案中设计的机械挤压也具有很强的鲁棒性,可以在高浴温度下生存。与以往基于双音泵浦技术的方案相比,我们的方案所需的外部控制光源更少,并且可以推广到其他量子系统,从而获得强压缩效应。
2020-06-19 quant-ph
Enhanced continuous generation of non-Gaussianity through optomechanical modulation
研究了量子光机系统在完全非线性光机哈密顿量下演化的非高斯特性。通过使用一种基于初始高斯态的相对熵的非高斯性度量,我们量化了由常数和随时间变化的立方光-物质耦合引起的非高斯性的量,并研究了它的一般和渐近行为。我们找到了非高斯性度量的解析近似表达式,并表明初始热声子占据的机械元件不显着影响非高斯性。更重要的是,我们还表明,它是可能的,以不断增加的非高斯性的状态,通过驱动的光-物质耦合在机械共振的频率,这表明一个可行的机制,增加非高斯性的光机系统,即使在噪声的存在。
2020-03-25 quant-ph
Coherent control of quantum and entanglement dynamics via periodic modulations in optomechanical semi-conductor resonator coupled to quantum-dot excitons
系统地研究了同时调制输入激光强度和量子点(QD)谐振频率对嵌入QD的光机械半导体谐振腔中的平均场动力学、涨落能量转移和纠缠的影响。我们表明,调制和混合系统可以被设计成达到所需的平均场值,控制波动能量转移和纠缠之间的各个自由度。通过仅调制QD频率可以实现非常高的纠缠度。两种调制之间的相互作用导致纠缠,其位于仅通过调制QD或泵浦激光强度产生的纠缠之间。当我们打开调制时,会发生从低静态到大动态纠缠的转变。这项研究为最优控制策略开辟了新的可能性,可用于量子通信平台中的数据信号传输和存储。
2020-07-23 quant-ph
Self-excited oscillation and synchronization of an on-fiber optomechanical cavity
我们研究了一个完全光纤光机械腔,并表征其性能作为传感器。通过在光纤尖端附近图案化悬挂的金属镜并通过在光纤内部引入静态反射器来形成腔。光致自激振荡(SEO)观察到的阈值以上的注入激光功率。可以通过周期性地调制注入到腔中的光功率来同步SEO相位。研究了系统在同步区域的噪声特性。此外,频谱是在调制频率的不同值附近测量的,在该调制频率处发生锁相。一个普遍的行为是揭示在相位锁定和自由运行的SEO区域之间的过渡。
2019-05-09 physics.optics quant-ph
Optomechanical cooling beyond the quantum backaction limit with frequency modulation
在通常的光机械冷却中,即使系统没有热元件,它仍然有一个量子极限-称为量子反作用极限(QBL)-与散粒噪声有关的最小声子数。通过研究光机系统(OMS)的边带冷却机制,发现在系统中引入能够抑制Stokes加热过程的频率调制(FM),可以显著改善边带冷却。我们分析并论证了在标准OMS的整个稳定区中声子数低于QBL重新定义的原因。通过数值求解从具有宽系统参数的量子主方程导出的二阶矩的微分方程,进一步检查上述分析,所述宽系统参数范围从弱耦合(WC)到超强耦合(USC)和分辨边带(RSB)到未分辨边带(USB)制度。与没有FM的情况相比,即使在常规的不稳定区,也可以实现稳定的基态冷却。
2018-11-14 quant-ph
Strong quadrature squeezing and quantum amplification in a coupled Bose-Einstein condensate- optomechanical cavity via coherent modulation
本文将具有可动端面镜的光机械腔视为含有相互作用的雪茄状玻色-爱森斯坦凝聚体的量子力学振子。假设MO和BEC都与腔场的辐射压力在红失谐和弱耦合区域相互作用,而BEC的两体原子碰撞频率和MO的机械弹簧系数是相干调制的。通过对散射矩阵的分析,我们发现三个子系统仅由于相干调制而产生依赖于频率的压缩。在很大程度上不同的协同性制度,连同强调制,机械模式的MO和Bogoliubov模式的BEC表现出正交压缩,可以超过所谓的3dB限制(高达75 dB),具有高鲁棒性的热噪声。令人惊讶的是,在这种情况下,通过控制系统和调制参数,可以实现非常高的压缩程度(高达16 dB)以及输出腔场的高纯度量子态。此外,子系统中压缩分量的互补正交分量可以同时获得强量子放大、附加噪声抑制和可控增益带宽。
2018-11-01 quant-ph
Enhancing Quantum Effects via Periodic Modulations in Optomechanical Systems
参数调制光机械系统最近已被提出作为一个简单而有效的设置的量子控制的微机械振荡器:相关的可能性包括在振荡器的位置(或动量)的压缩和机械和辐射模式之间的纠缠增强的产生。在本文中,我们进一步研究这种新的调制制度,考虑一个或多个参数随时间调制的光机系统。我们首先应用正弦调制的机械频率和表征的最佳制度,其中纯量子效应的可见性是最大的。然后,我们引入了第二个调制的输入激光强度和分析两者之间的相互作用。我们发现干涉图样出现了,所以两个调制之间的相对相位的不同选择可以增强或抵消所需的量子效应。
2012-07-16 cond-mat.other quant-ph
Transfer of quantum states and stationary quantum correlations in a hybrid optomechanical network
本研究探讨了通过公共机械振子耦合的混合光机械网络中量子态传输与稳态同步效应,发现可实现高保真度量子态传输,且同步与纠缠相互关联,结果可应用于量子信息与计量学。
2023-05-29 quant-ph
Enhancement of steady-state bosonic squeezing and entanglement in a dissipative optomechanical system
系统地研究了振幅调制对耗散三模光机械系统中稳态玻色压缩和纠缠的影响,其中膜的振动模通过辐射压耦合到左右腔模.数值模拟结果表明,周期性调制的外激光驱动腔的一端或两端,可以显著增强稳态玻色子压缩和纠缠。值得注意的是,只要一个周期性调制的外部激光驱动腔的任何一端就足以增强压缩和纠缠,这便于实际实验,其代价是实现系统稳定所需的调制周期数更多。此外,我们数值验证了最佳调制频率的解析预测,并讨论了相应的物理机制。
2018-05-08 quant-ph
Controllable generation of photons and phonons in a coupled BEC-optomechanical-cavity via the parametric dynamical Casimir effect
从理论上提出并研究了一种可行的实验方案,用于在含有相互作用雪茄状玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)的端面镜移动的混合光机械腔中实现动态Casimir效应(DCE).我们表明,在红失谐制度的腔光力学与弱光-机耦合限制由\textit{coherent}调制的\textit{s} -波散射频率的BEC和机械振荡器(MO)的机械弹簧系数,机械和原子量子真空涨落参数放大,从而导致机械/Bogoliubov型Casimir声子的产生。有趣的是,在对应于腔场与BEC和MO的光机耦合强度大不相同的情况下,或者等效地大不相同的协同度的情况下,由于BEC和MO的时间调制放大了腔内真空涨落\textit{induced},可以产生大量的Casimir光子。产生的Casimir粒子的数量是外部可控的合作度,和调制幅度的原子碰撞率和机械弹簧系数。
2017-11-19 quant-ph
Chimera states in small disordered optomechanical arrays
弱耦合非线性振子的同步是自然科学中普遍存在的现象。我们研究了光机阵列的动力学-与辐射压力相互作用的机械柔性结构网络-被驱动到自振荡。这些系统提供了一个方便的平台来研究同步现象,并具有潜在的技术应用。我们证明,该系统支持存在长寿命的嵌合体状态,其中部分阵列同步,而其他人不。通过结合数值和分析分析,我们表明,这些嵌合体状态只能出现在无序的存在。
2019-05-03 cond-mat.dis-nn quant-ph
Regular and chaotic dynamics of nonlinear optomechanical systems controlled by modulated light
Scientific-Practical Material Research Centre, Belarus National Academy of Sciences(白俄罗斯科学院科学实用材料研究中心);Institute of Molecular Physics, Polish Academy of Sciences(波兰科学院分子物理研究所)
研究光力学系统中机械振子在调制驱动下的非线性动力学,通过分岔图和最大李雅普诺夫指数识别规则与混沌区域,发现非线性并不总是增强混沌。
2026-06-05 quant-ph
Dynamical Casimir Effect in Superradiant Light Scattering by Bose-Einstein Condensate in an Optomechanical Cavity
研究了光机腔中玻色-爱因斯坦凝聚体超辐射光散射中的动态Casimir效应。该系统的研究使用经典和量子化的镜像运动。对于这两种情况,腔频率在时间上被谐波调制。感兴趣的主要量是腔内散射光子的数量。在弱调制和强调制下对系统进行了研究。已经观察到,散射光子的振幅对于经典镜运动比量子化镜运动更大。此外,最初,对于较低的调制幅度,散射光子的幅度高于较高的调制幅度。我们还发现,在强调制和弱调制下的量子化镜像运动的曲线的行为是相似的。
2013-08-10 cond-mat.quant-gas quant-ph
Topological phase induced by distinguishing parameter regimes in cavity optomechanical system with multiple mechanical resonators
提出了两种不同的参数区域,通过调制腔场和谐振腔的频率,在一维多谐振腔光机系统中诱导拓扑Su-Schrieffer-Heeger(SSH)相位。频率调制的引入使得紧束缚哈密顿量的映射不需要通常的旋波近似,从而消除了Stokes加热过程,这与传统的拓扑紧束缚模型的映射完全不同.我们发现,紧束缚哈密顿量可以通过修改由腔场和谐振腔的频率调制产生的贝塞尔函数映射为拓扑SSH相位,诱导的SSH相位与有效光机耦合强度无关.另一方面,系统对有效光机耦合的不敏感性为我们在现有的一维腔光机系统的基础上诱导拓扑SSH相提供了另一条新的途径。通过改变有效光-机耦合强度,我们证明了系统可以呈现拓扑SSH相,这在实验上更容易实现。此外,我们还构造了一个类似的玻色子Kitaev模型的平凡拓扑结构,通过保持斯托克斯加热过程。我们的计划提供了一个可操纵的平台,调查的影响下一个最近邻相互作用的拓扑结构的系统。
2019-12-31 quant-ph
Squeezing of optomechanical modes in detuned Fabry-Perot interferometer
对失谐激光泵浦法布里-珀罗腔动镜构成的光机系统进行了分析。抽运失谐产生的光弹簧在系统中产生若干本征模,这些本征模可视为高Q振荡器。激光功率的调制导致振荡器弹性常数的参数调制,从而允许压缩模的正交中的噪声。在从空腔反射的光中可以找到压缩的证据。
2013-09-14 gr-qc quant-ph
Injection locking of an electro-optomechanical device
腔光力学技术在精密传感领域取得了重大成就,包括探测引力波和将机械系统冷却到量子基态。最近,已经利用光机械相互作用中的固有非线性来探索同步效应,包括振荡器对经由光场递送的参考注入信号的自发锁定。在这里,我们提出了第一个示范的辐射压力驱动的光学机械系统锁定到一个惯性驱动器,与驱动提供了一个集成的电气接口。我们使用注入信号来抑制光机械振荡频率的漂移,在2 Hz偏移处将相位噪声大幅降低超过55 dBc/Hz。我们进一步采用注入音调谐振荡频率超过200万倍的窄线宽。此外,我们发现以前未报告的同步动态,使独立的惯性驱动器从光驱领域。最后,我们表明,我们的方法可以使一个单一的谐振器的不同的机械模式之间的光机械增益竞争的控制。电气接口允许增强的可扩展性,为未来的应用涉及注入锁定精密传感器阵列。
2017-09-01 physics.optics quant-ph
Electrically coupled optomechanical cavities as a tool for quantum nondemolition measurement
本文提出两个电耦合光机械腔模型,发现库仑力耦合可产生交叉克尔相互作用,并论证其适合用于量子非破坏测量且实验上可行。
2023-09-18 quant-ph
Noise robustness of synchronization of two nanomechanical resonators coupled to the same cavity field
本文研究了由两个谐振腔通过辐射压力耦合到同一驱动光腔模而形成的室温光机械系统的同步。利用随机Langevin方程和有效慢变振幅方程,我们探讨了系统的长时间动力学。我们发现,热噪声可以诱导显着的非高斯动力学特性,包括多稳定同步极限环和相位扩散的共存。该光机系统中的同步相对于热噪声是非常鲁棒的:事实上,即使每个振荡器相位在整个极限环上逐渐扩散,它们的相位差也被锁定,并且这种相位相关性在存在热噪声的情况下仍然很强。
2019-12-06 nlin.AO physics.optics quant-ph
Quantum synchronization and quantum state sharing in irregular complex network
研究了由光机械耦合系统构成的复杂网络中的量子同步现象,证明了在拓扑结构变化的量子网络中,未知的相同量子态可以共享或分布。考虑一个由量子关联构成的通道,我们证明了量子同步可以在很长一段时间内维持并维持高的马尔可夫耗散水平。分析了两种典型复杂网络之间的状态共享过程,即对应于线性模体状态共享的小世界网络和对应于全网络状态共享的无标度网络。我们的研究结果表明,在小世界网络中,链接的节点可以直接同步,但整个网络将同步,只有当一些特定的同步条件得到满足。通过对网络动力学的分析,给出了同步的解析条件。该方案为研究复杂网络中多相互作用的同步和实现有效的量子信息处理奠定了基础。
2016-06-27 quant-ph
Devil's Staircase in an Optomechanical Cavity
研究了光纤上光机械腔中的自激振荡。虽然当注入腔中的激光功率保持恒定时,SEO的相位随时间随机扩散,但是当激光功率随时间周期性调制时,可能发生锁相。我们研究了锁相对激光功率调制的幅度和频率的依赖性。我们发现,锁相可以诱导一个相对较低的调制幅度,提供的调制频率和SEO的频率之间的比率被调谐接近一个合理的数的相对较低的层次在Farey树。为了解释实验结果,理论上推导出一个一维的地图,它可以评估SEO阶段的时间演变。通过计算一维映射的绕组数,可以在调制幅度和调制频率的平面中映射锁相区域。理论预测和实验结果之间的比较产生部分协议。
2016-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Synchronization dynamics of two nanomechanical membranes within a Fabry-Perot cavity
自发同步是弱耦合系统的一种重要的集体行为。由于其固有的非线性性质,光学机械系统可以表现出自持振荡,其可以用于同步不同的机械谐振器。在本文中,我们探讨了两个膜耦合到一个共同的光场在一个腔中,并与强蓝失谐激光驱动泵浦的同步动力学。我们专注于系统的量子动力学参数制度对应的经典运动的两个膜的同步。通过对谐振腔相位差算符的适当定义,我们利用协方差矩阵理论研究了量子情形下的同步。我们发现,足够大的驱动,量子同步是强大的量子涨落和热噪声不太大的温度。在同步的情况下,两个膜永远不会纠缠,而量子不和谐的行为类似于量子同步,也就是说,当相位差的方差较小时,它更大。
2017-07-28 quant-ph
A quantum optomechanical Mach clock
我们介绍了一个量子热力学系统,它可以作为一个热钟,类似于恩斯特马赫首先介绍的热钟,其中接触的冷却体之间的温度差可以用作一种关系时间。我们的模型是基于一个光学机械系统中,由于腔冷却速率的调制耦合到一个热浴的机械系统,光子在两个腔之间不可逆地转移。我们对比系综平均视图与一个单一的系统视图使用连续测量的理论,我们表明,通过使一个弱的连续测量系统之间的能量差,一个自然的马赫热钟出现在一个适当的半经典极限。我们研究量子涨落如何修改这一结果。
2017-08-08 quant-ph
Enhancing Quantum Synchronization in a driven qubit system coupled to a structured environment
本文研究结构化环境中驱动量子比特的量子同步问题,发现通过周期性频率调制并调谐振幅-频率比至零阶贝塞尔函数零点,结合非马尔可夫效应可实现稳定相位锁定,显著增强量子同步。
2024-12-18 quant-ph
Optimal estimation with quantum optomechanical systems in the nonlinear regime
我们研究了含时非线性光力学哈密顿量中包含的参数的精确测量的基本界限,该哈密顿量包括非线性光物质耦合,机械位移项和单模机械压缩项。通过使用最近发展的方法来解决这个系统的动力学,我们推导出了量子费舍尔信息的一般表达式,并通过三个具体的例子证明了它的适用性:估计的强度的非线性光物质耦合,时间调制的机械位移的强度,和单模机械压缩参数,所有这些都是在共振调制。我们的结果可以用来计算一个非线性光学机械系统的一些外部和内部的影响,如力作用在系统上或调制的光-物质耦合的灵敏度。
2020-02-19 quant-ph
Controllable double quantum state transfers by one topological channel in a frequency-modulated optomechanical array
提出了一种基于一维调频光机阵列的拓扑保护边缘通道实现量子态传输的方案。我们发现,通过频率调制消除反向旋转波项后,光机阵列可以映射到一个Su-Schrieffer-Heeger模型。利用Su-Schrieffer-Heeger模型的边缘通道,我们证明了光子左边缘态和光子右边缘态之间的量子态传输可以实现高保真度.特别地,通过控制腔场之间的次近邻相互作用,我们的方案还可以实现基于同一信道的另一种声子量子态的转移,这与以往的研究仅实现一种量子态的转移不同.我们的方案提供了一种以可控方式切换两种不同类型的量子态转移的新途径。
2019-12-31 quant-ph
Optomechanical circuits for nanomechanical continuous variable quantum state processing
我们提出并分析了一种纳米机械架构,其中光用于在一组许多振动模式上执行线性量子操作。适当的振幅调制的单个激光束被示出产生压缩,纠缠,和状态之间的转移模式,根据其机械振荡频率被选择。目前基于光子晶体的光机器件为实现这一方案提供了平台。
2012-12-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement as a sufficient condition for quantum synchronization between two mechanical oscillators
本研究提出光力学模型,证明两个机械振子的纠缠是其量子同步的充分条件,纠缠总伴随同步出现且该行为在大参数范围内可观测。
2023-05-04 quant-ph
Interference effect in the optomechanical stochastic resonance
本文在半经典和量子框架下研究了强耦合光场和两个弱信号驱动的光机系统中的随机共振效应。在半经典描述中,在输入信号和系统噪声的共同作用下发现了SR现象。当两个信号共同作用于我们的系统时,可以产生光致SR和机械致SR之间的干涉效应。特别是,一个独特的拍频效应,这使得SR效果对两个信号的初始相位差的鲁棒性,出现在SR同步过程与非同步信号。此外,在全量子框架下,数值观察到了纯量子涨落诱导的量子随机共振效应。
2018-11-07 physics.optics quant-ph
Kerr Induced Control of Synchronization and Quantum State Recovery in a Driven van der Pol Oscillator
University of Guilan(吉兰大学);Sirjan University of Technology(锡尔詹理工大学)
本研究通过分析Kerr非线性引起的鞍结分岔和频率偏移,揭示了压缩量子van der Pol振子中同步的调控机制,并建立了同步相图,为量子同步控制提供了定量设计原则。
2026-09-09 quant-ph
Nonlinear optomechanical systems with quasi-periodic and chaotic dynamics
本文研究光子场绝热消除下含线性、二次和三次光力相互作用的非线性光力系统,分析有效势从单阱到双阱的转变,并揭示不同相互作用组合及调制光场功率对准周期与混沌动力学之间转换的影响。
2025-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Exceptional point induced quantum phase synchronization and entanglement dynamics in mechanically coupled gain-loss oscillators
School of Nanoscience and Technology, IIT Kharagpur(IIT 哈格普尔理工学院纳米科学与技术学院);Electronics and Electrical Communication Engineering Department, IIT Kharagpur(IIT 哈格普尔理工学院电子与电气通信工程系);School of Natural and Computing Sciences, University of Aberdeen(阿伯丁大学自然与计算科学学院)
研究机械耦合增益-损耗振荡器中量子相同步与双变量高斯纠缠的关系,揭示异常点在产生自维持振荡及诱导鲁棒量子相关性中的作用,通过机械压缩和相空间旋转验证实验结果。
2023-09-12 quant-ph
Coherent control of optomechanical entanglement and steering via dual parametric amplification
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理学院);Applied Optics Beijing Area Major Laboratory, Beijing Normal University(北京师范大学应用光学北京市重点实验室);Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University(北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室)
本文提出利用双倍频放大和反馈环路控制光机械系统中的量子关联,通过调节参数实现强且抗热噪声的量子关联。
2026-09-02 quant-ph
Manipulating Topological Polaritons in Optomechanical Ladders
提出在光力学梯子中通过光力学相互作用操控拓扑极化激元,揭示了由平凡相诱导的非平凡拓扑相及反常边缘态,并模拟了高 Chern 数二维绝缘体,为拓扑极化激元器件设计奠定基础。
2024-05-09 quant-ph
Release-free electro-optomechanical crystal modulator
Chalmers University of Technology(查尔姆斯理工大学)
本文提出一种结合硅中强光机械相互作用和铌酸锂高效压电效应的无释放电光机械转换器,实现了量子级别的电光机械耦合,为实用的微波-光接口提供了新途径。
2026-05-19 physics.optics quant-ph
Dynamic stabilization of an optomechanical oscillator
量子光学力学提供了在非常好的控制实验中研究宏观量子系统中的量子效应的可能性。在本文中,我们讨论这样一种情况,如倒立摆的机械系统的动态稳定。具体的例子,我们研究的是一个“膜在中间”的机械振荡器耦合到一个腔场通过二次optomechanical相互作用,与腔阻尼的主要来源的耗散。我们表明,机械振荡器可以动态稳定的辐射压力的时间调制。我们调查的系统在经典和量子制度突出的相似性和差异。
2014-10-22 physics.optics quant-ph
Quantum synchronization of two Van der Pol oscillators
本文研究了量子体系中两个耗散耦合范德波尔振子的同步。由于量子噪声,严格的频率锁定是不存在的,取而代之的是从弱到强的频率夹带交叉。讨论了单量子范德波尔振子在外加驱动下的行为差异。此外,我们描述了一个可能的实验实现的两个耦合的量子范德波尔振荡器在光学机械设置。
2014-06-27 cond-mat.mes-hall nlin.AO quant-ph
Second harmonic phase locking and synchronization blockade in quadratically coupled driven quantum van der Pol oscillators
Bharathidasan University(巴拉提达桑大学)
研究二次耦合驱动量子范德波尔振荡器的动力学,发现2:1高阶同步、第一个振荡器的同步阻断、第二个振荡器的1:1相位锁定,以及双振荡器满足共振时的相互同步,揭示二次耦合对非经典同步的关键作用。
2026-09-01 quant-ph
Mechanical Squeezing in Quadratically-coupled Optomechanical Systems
本研究在二次耦合耗散光机械系统中,通过调制单频驱动激光振幅产生突破3 dB标准量子极限的强机械压缩,结合边带冷却实现Bogoliubov模式基态冷却,优化边带比增强压缩,在10^4热声子下仍能实现超3 dB压缩与强光机械纠缠。
2022-10-02 physics.optics quant-ph
Efficient bidirectional piezo-optomechanical transduction between microwave and optical frequency
微波和光频之间经典信息和量子信息的有效相互转换是一个重要的工程挑战。由于普通材料的大的光机械响应以及将机械能局部化到微米级体积中的能力,具有千兆赫频率机械装置的光机械方法具有非常有效的潜力。然而,现有的演示遭受低光学品质因数、低电-机械转换效率和低光-机械相互作用速率的某种组合。在这里,我们展示了一个片上压电光学机械传感器,系统地解决所有这些挑战,实现近三个数量级的提高转换效率比以前的工作。我们的调制器演示了声光调制与$V_π = {0.02}$ V。我们显示了双向转换效率的$10^{-5}$与${3.3}$微瓦红失谐光泵,和$5.5\%$与$323$微瓦蓝失谐泵。需要进一步研究毫开尔文温度下的量子转导,以了解效率和增加的噪声如何受到机械耗散,热导率和热容降低的影响。
2019-09-10 physics.optics quant-ph
Selective cooling and squeezing in a lossy optomechanical closed loop embodying an exceptional surface
研究由一个光学和两个简并机械谐振器组成的有损光机械闭环系统,通过斑块相位实现选择性正交分量方差控制,利用振幅调制引入机械压缩,并揭示非厄米性在例外点附近对冷却和压缩的增强作用及参数空间的例外表面特性。
2024-06-26 quant-ph
Quantum dot optomechanics in suspended nanophononic strings
研究了悬浮纳米声子弦中量子点与弯曲力学模式的光-机耦合。所研究的设备的设计和单片制造的(Al)GaAs异质结。频率范围在$f$ =250 MHz至400 MHz之间的射频弹性波作为瑞利表面声波在未图案化的衬底上生成,并且作为兰姆波注入纳米声子弦中。纳米声子弦内的量子点表现出15倍增强的光机械调制相比,那些动态应变的瑞利表面声波。详细的有限元模拟的纳米声子弦的声子模式谱确认,所观察到的调制产生的价带变形势耦合通过剪切应变。相应的光机耦合参数被量化为$0.15 \mathrm{meV nm^{-1}}$。该值超过了振动纳米棒在100倍更高频率下报告的大约一个数量级。使用该值,从实验观察到的调制推导出10 nm范围内的导出垂直位移。这些结果代表了一个重要的一步,创造大规模的光机械电路接口的单光学活性量子点与光学和机械波。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Quantum synchronization via Active-Passive-Decomposition configuration: An open quantum system study
本文在开放量子系统框架下,通过主动-被动分解配置研究耗散量子谐振子的同步,证明在稳定与不稳定状态下均可实现完全同步,并在光机械装置中数值验证。
2023-11-15 nlin.CD quant-ph
Quantum Synchronization in quadratically coupled quantum van der Pol oscillators
我们在耦合范德波尔振子中实现非线性非谐相互作用,研究系统的量子同步行为。研究了两种振子模型中的量子同步,即耦合量子vanderPol振子和非简谐自振子。我们证明了所考虑的系统表现出高阶同步通过耦合在经典和量子域。我们发现,由于非谐性的非线性相互作用的振荡器系统中的相位锁定制度,这是一个纯粹的非经典效应,并没有观察到在经典域中的声子阻塞。我们还证明了对于耦合非简谐振子,由于非线性相互作用,系统表现出多共振锁相行为。我们指出,同步阻塞的出现是由于强烈的相互关系的振子,导致声子反聚束在相同的参数制度。在非谐振子的情况下,我们说明了聚束和反聚束效应的同时发生的结果,同时负和正相关的非谐振子之间。我们使用功率谱研究了振荡器频率夹带中的上述特征,其中可以观察到强耦合制度中的正常模式分裂和Mollow三重态。最后,我们提出了一个可能的实验实现所考虑的系统在囚禁离子和光学机械设置。
2022-07-04 nlin.AO quant-ph
Ponderomotive light squeezing with atomic cavity optomechanics
光与机械物体位置相互作用的量子特性是腔光机系统面临的一个突出挑战。只有腔光学力学的冷原子实现表明了光辐射压力的量子涨落的影响。在这里,我们使用这样一个系统,其中量子光子数的波动显着驱动的原子系综的质心内的法布里-珀罗腔。我们表明,光机械响应放大和ponderomotentially压缩量子光场。我们还证明了经典的光涨落可以被衰减26 dB或放大20 dB,与弱输入泵浦功率< 40 pW,并表征了光机械放大器的频率相关的增益和相位响应的幅度和相位调制的正交。
2011-07-28 cond-mat.quant-gas quant-ph