Cavity-assisted manipulation of freely rotating silicon nanorods in high vacuum
纳米级物体的光学控制最近已经发展成为一个蓬勃发展的研究领域,对精确测量,基础量子物理和单粒子热力学研究具有深远的前景。在这里,我们展示了在高真空中的硅纳米棒的光学操纵。最初,我们将这些颗粒雕刻到具有定制几何形状的硅衬底中,以便于通过激光诱导的机械分裂将它们发射到高真空中。我们通过与强腔内场的相互作用来操纵和跟踪它们的质心和旋转运动。我们的实验表明,纳米转子上的光学力比相同质量的硅纳米球强三倍。旋转棒所经受的光学扭矩将使得能够在无耗散环境中冷却旋转运动和扭转光学机械。
2015-06-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhancing the force sensitivity of squeezed light optomechanical interferometer
频率相关压缩真空的应用使光机干涉仪的力灵敏度提高了$e^{-r}$倍,超过了标准量子极限,其中$r$是压缩参数。在这项工作中,我们表明,随着量子光学回复力的压缩光的应用可以提高灵敏度超过标准的量子限制的一个因素$\sqrt{e^{-2r}ζ/4Δ}$,其中$0< ζ/Δ<1$,与$ζ$的光机械腔衰减率和$Δ$的腔本征频率和驱动场之间的失谐。本文中描述的技术仅限于比光机械镜的谐振频率小得多的频率。
2022-05-12 physics.optics quant-ph
Kappa vacua: Enhancing the Unruh temperature
本文研究 $κ$-mode 与 kappa 真空,证明 $κ$-真空可表示为具有修正温度 $T_κ$ 的 thermofield double 态,从而使匀加速观察者感受到的 Unruh 温度按任意因子 $κ$ 增强。
2023-06-11 hep-th 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
Asymmetric EPR Steering in a Cavity-Magnon System Generated by a Squeezed Vacuum Field and an Optical Parametric Amplifier
本文研究由压缩真空场和光学参量放大器驱动的腔-磁振子系统,发现提高OPA增益和压缩参数可增强量子纠缠与EPR导引,并通过调节光子-磁振子耦合强度实现单向EPR导引,为量子信息处理提供稳健平台。
2024-08-10 quant-ph
Tailored generation of quantum states in an entangled spinor interferometer to overcome detection noise
我们从理论上研究了如何在旋量玻色-爱因斯坦凝聚体中通过自旋变化碰撞产生的纠缠原子态可以被设计和可控地准备用于原子干涉测量,该原子干涉测量对常见的技术问题是鲁棒的,例如有限的检测器分辨率。我们使用的自旋变化碰撞过程的分析和数值处理,以证明触发纠缠碰撞与一个小的经典种子,而不是真空波动导致更强大的和优越的灵敏度时,技术噪声占,尽管所产生的原子状态理想地具有较少的计量有用的纠缠。我们的研究结果是相关的理解纠缠原子态是如何最好地设计和生成用于量子增强的物质波干涉。
2021-10-03 cond-mat.quant-gas quant-ph
Enhancing quantum cryptography with quantum dot single-photon sources
量子密码学利用量子光,特别是单光子,提供经典手段无法达到的安全保证。对于每个密码任务,感兴趣的安全特征与光子的非经典性质直接相关。基于量子点的单光子源是显著的候选者,因为它们原则上可以确定性地发射,具有高亮度和低多光子贡献。在这里,我们表明,这些来源提供了额外的安全利益,由于在发射的光子数状态的相干性的可调性。我们确定的主要量子密码原语的最佳光泵浦方案,并基准其性能相对于泊松分布的源,如衰减激光状态和下转换源。特别是,我们详细阐述了使用声子辅助和双光子激发,而不是共振激发的量子密钥分发和其他原语的优势。所提出的结果将指导未来的发展,在固态和量子信息科学的光子源,是专门为量子通信任务。
2023-03-08 physics.optics quant-ph
Enhancing quantum transport in a photonic network using controllable decoherence
量子尺度上的传输现象出现在各种系统中,从光合复合物到工程量子设备。有人预测,量子输运的效率可以通过系统和噪声环境之间的动态相互作用来提高。我们报告的第一个实验演示这样的环境辅助量子传输,使用工程网络的激光写入波导,相对能量和波导间耦合量身定制,以产生所需的哈密顿量。可控退相干是通过加宽输入照明的带宽来模拟的,相对于窄带情况,传输效率显著增加。我们表明,集成光学是适合于模拟特定的目标哈密顿以及开放量子系统可控的损失和退相干。
2015-04-23 quant-ph
Quantum Vacuum in Matter
本文探讨了通过光子腔精心设计量子真空以修饰材料电子和振动状态的“真空修饰”材料研究,综述了真空修饰凝聚态系统的最新进展、增强真空场的腔体设计及面临的开放性挑战。
2025-06-02 physics.optics quant-ph
Enhancing interferometric sensitivity by non-classical light from quantum non-demolition measurements in cavity QED
提出了一种基于三能级原子腔QED系统中非线性动力学和投影测量产生的非经典光场的增强型光学干涉仪。腔中的相干态与原子的两个基态发生动态纠缠,并通过对原子的投影测量转变为宏观叠加态。我们表明,由此产生的高度非经典状态可以提高干涉测量精度远远超出散粒噪声限制,一旦结合经典的激光脉冲在输入的马赫-曾德尔干涉仪。对于一个实际的实现,我们确定了一个有效的相移估计方案的基础上计数的光子在干涉仪输出。光子损失和光子计数误差恶化干涉仪的灵敏度,但我们证明,它仍然可以显着优于现实条件下的散粒噪声限制。
2017-09-05 quant-ph
Enhancing VQE Convergence for Optimization Problems with Problem-specific Parameterized Quantum Circuits
本研究提出针对优化问题的问题特化参数化量子电路,通过动态生成包含问题约束的电路来缩小搜索空间,实验证明其收敛速度优于最先进的PQCs。
2023-12-28 quant-ph
Experimental hierarchy of the nonclassicality of single-qubit states via potentials for entanglement, steering, and Bell nonlocality
本研究将纠缠势概念推广至EPR导引和贝尔非局域性以研究非经典性层级,并利用偏振编码单光子态进行实验验证,该方法无需真空检测,实验上更为便捷。
2024-01-10 quant-ph
Phase estimation via coherent and photon-catalyzed squeezed vacuum states
本研究提出将相干态与光子催化压缩真空态混合输入马赫-曾德尔干涉仪,证明多光子催化能提升宇称检测的相位灵敏度与量子Fisher信息,使测量精度超越标准量子极限甚至海森堡极限。
2024-03-23 quant-ph
Enhancing pair production with optimized chirped laser fields
本研究采用量子动力学方法对比多种啁啾激光场对电子-正电子对产生的增强效果,发现正弦啁啾场增强效果最优,较无啁啾场提升九个数量级,为真空对产生实验提供优化策略。
2025-10-01 hep-ph quant-ph
Interaction of atomic systems with quantum vacuum beyond electric dipole approximation
光子环境可以显著影响原子系统的发射特性和相互作用。在这种情况下,通常假设电偶极子近似是合理的,只要原子系统的空间范围与场的空间变化相比可以忽略不计。虽然这适用于许多典型的系统,但它不再适用于更现代的纳米光子结构。为了超越电偶极近似,我们提出并发展了一个分析框架来描述光子环境对电偶极近似之外的原子系统的发射和相互作用性质的影响。特别是,我们保留明确的磁偶极和电四极贡献的光物质相互作用。我们利用场量子化方案的基础上,电磁格林张量,适用于色散材料。我们得到了自发发射率、兰姆位移、多极-多极位移和超辐射率的表达式,并对色散环境进行了修正。所考虑的影响可能是实质性的适当定制的纳米结构的光子环境,示范证明。
2019-11-18 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Quantum computation via Floquet-tailored Rydberg interactions
本文提出利用Floquet频率调制在里德伯原子中实现无需激光寻址的受控任意相位门,结合软控制提升保真度,并应用于Grover-Long算法实现零失败率搜索,推动可扩展量子计算发展。
2025-02-26 quant-ph
Cavity QED based on strongly localized modes: exponentially enhancing single-atom cooperativity
本研究针对量子系统中单原子协同性提升的需求,利用腔QED系统模式的强局域效应,通过特殊几何腔的翼宽调节在不改变模式体积的前提下指数提升品质因数,克服传统亚波长腔的Q-V权衡,实现超长真空Rabi振荡与强光子阻塞,为量子相干操控及相关量子技术应用提供新途径。
2025-09-05 quant-ph
Casimir forces and quantum friction from Ginzburg radiation in atomic BECs
我们从理论上提出了一个实验上可行的方案,在原子玻色-爱因斯坦凝聚体中使用杂质原子,以实现量子真空效应的凝聚态类似物。在一个合适的原子级配置中,杂质原子和凝聚体中密度波动之间的碰撞相互作用可以被定制以紧密地再现量子电动力学的电偶极耦合。通过这个类比,我们恢复了电磁真空力的范例,并将其扩展到冷原子领域,特别显示了在超音速原子速度下,原子杂质感受到的卡西米尔力的一种新的幂律标度的出现,以及量子摩擦力的出现,伴随着Bogoliubov量子的金斯堡发射。讨论了这些量子真空效应在现实光谱实验中可观察到的后果。
2017-01-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Enhancing Graph Neural Networks with Quantum Computed Encodings
本文提出面向图Transformer的量子位置编码族,利用量子比特相互作用捕获图拓扑的长程相关性,并从理论表达力和基准实验上证明其可提升最先进模型性能。
2023-10-31 quant-ph
Dynamically enhancing qubit-photon interactions with anti-squeezing
本研究利用简并参量振荡器的压缩态放大场涨落,在超导电路实验中以5.5 dB压缩量实现量子比特-光子色散相互作用两倍增强,验证了量子比特-光子相互作用的原位动态控制,为增强相互作用的实验平台提供新方向。
2024-04-18 quant-ph
Enhancing the charging performance of an atomic quantum battery
School of Science, Xi’an University of Posts and Telecommunications(西安邮电大学理学院);Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院物理研究所);School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院);Beijing Academy of Quantum Information Sciences(北京量子信息科学研究院)
该研究通过分析多模真空场耦合的原子量子电池模型,发现原子偶极矩方向和原子间距离对充电性能有显著影响,最佳充电性能出现在偶极矩垂直或平行于原子间轴的情况下。
2025-03-04 quant-ph
Error mitigation in variational quantum eigensolvers using tailored probabilistic machine learning
本文提出在主动学习框架中结合参数化高斯过程回归与VQE拟设定制先验来缓解量子噪声,在Anderson和Heisenberg模型上显著提升VQE精度并减少QPU能量评估次数。
2024-01-13 quant-ph
Enhancing Continuous Variable Quantum Teleportation using Non-Gaussian Resources
连续变量(CV)非高斯资源是实现基于CV的量子通信和基于CV的计算的量子纠错的基础。在这项工作中,我们研究了使用CV非高斯态作为量子隐形传态的背景下,通过噪声信道传输的相干和压缩态的资源状态。我们考虑一系列不同的非高斯资源状态,并计算每个资源实现状态隐形传态的保真度。我们的研究结果表明,非高斯态的使用提出了一个显着的优势相比,采用传统的资源CV隐形传态;高斯双模压缩真空态。在基于光纤的量子通信中,通过使用某些非高斯态,量子隐形传态的范围增加了约40%。在星地量子通信中,对于与Micius卫星一致的孔径配置,量子隐形传态的可行范围从700 km增加到1200 km以上。这些结果代表了陆地和天基网络中实用和可实现的量子通信性能的显着提高。
2021-11-01 quant-ph
Two-mode squeezed vacuum and squeezed light in correlated interferometry
我们详细研究了系统的两个干涉仪,旨在检测极其微弱的相位波动。该系统可以代表用于检测微弱的相关信号的突破,该微弱的相关信号即使使用受散粒噪声限制的最灵敏的单个干涉仪设备也将保持不可检测。如果两个干涉仪经历相同的相位波动,如由所谓的“全息噪声”引入的相位波动,则如果它们的输出信号相关,则该信号应该出现,而由于散粒噪声和其他独立贡献的波动将消失。我们展示了在干涉仪的自由端口中注入量子光可以降低系统的光子噪声,从而提高相位相关估计的分辨率。我们分析了双模压缩真空或双光束态(TWB)和两个独立的压缩态的使用。我们的结果基本上证实了在干涉测量中使用压缩光束和强相干光束的好处,即使在这种相关的情况下。然而,我们主要集中在可能使用的TWB,发现有趣的,可能是未开发的应用领域的二分纠缠,特别是在原则上达到令人惊讶的不确定性减少的可能性。
2015-01-29 quant-ph
Limits to Quantum Gate Fidelity from Near-Field Thermal and Vacuum Fluctuations
针对金属门引发的热与真空涨落噪声限制量子门保真度问题,提出基于体积分方程的数值方法量化倏逝波约翰逊噪声,并利用Lindbladian工程优化脉冲序列以抑制噪声影响,逼近双自旋量子比特门保真度极限。
2023-06-08 quant-ph
Unveiling Vacuum Fluctuations and Nonclassical States with Cavity-Enhanced Tripartite Interactions
Sun Yat-Sen University(中山大学)
本文通过腔增强非线性反斯托克斯(斯托克斯)散射,在自旋-光子-声子自由度中构建强确定性三体'光束分裂器'('压缩')相互作用,直接提取光子和声子的真空涨落,并实现高质量单量子源。
2023-07-28 quant-ph
Enhancing Variational Quantum Eigensolvers for SU(2) Lattice Gauge Theory via Systematic State Preparation
Walther-Meissner-Institute(瓦尔特·迈斯纳研究所);Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Institute for Quantum Computing Analytics (PGI-12), Forschungszentrum Jülich(于利希研究中心量子计算分析研究所)
本研究通过系统化状态准备方法,改进变分量子本征求解器以更高效地处理 SU(2) 晶格规范理论中的规范不变性问题。
2026-03-04 hep-lat quant-ph