Exact Markovian and non-Markovian time dynamics in waveguide QED: collective interactions, bound states in continuum, superradiance and subradiance
我们开发了一个形式主义的精确时间动力学波导量子电动力学（QED）使用的实空间方法建模。形式主义不假设任何特定配置的发射器，并允许马尔可夫动力学的研究完全解析和非马尔可夫动力学半解析与一个简单的数值积分步骤。我们利用该方法研究了连续介质中的亚辐射、超辐射和束缚态。我们讨论了新的现象，如细分的集体衰变率到对称和反对称的子集和非马尔可夫超辐射效应，可以导致集体衰变强于迪克超辐射。我们还讨论了可能的应用，如脉冲整形和相干吸收。因此，我们拓宽了稳态光子输运以外的实空间方法的适用范围。
2019-12-03 quant-ph
Non-Markovian qubit dynamics in a circuit-QED setup
我们考虑一个电路QED设置，允许诱导和控制的量子比特的非马尔可夫动力学。非马尔可夫性通过其直接耦合到玻色子模式而在量子位上实施，玻色子模式可控地耦合到其他量子位模式系统。我们表明，这种配置可以实现在电路QED设置由两个初始独立的超导电路，每个电路由一个电荷量子比特和一个传输线谐振器，这是把相互作用的谐振器耦合到电流偏置的约瑟夫森结。我们解决了这个问题，然后进行了深入的调查的涌现非马尔可夫动力学的量子比特。我们的研究可能会服务于第一次实验评估的背景下，在一个多元素的固态设备的非马尔可夫。
2015-03-12 quant-ph
Photon transport and blockade based on non-Markovian interactions between a microring resonator and waveguide
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本文提出基于非马尔可夫相互作用的光子传输与阻塞机制，通过调控波导与微环谐振器的耦合参数实现光子阻塞效应，并利用散射矩阵和相关函数进行评估。
2026-02-15 quant-ph
Reliable multiphoton generation in waveguide QED
尽管经过了几十年的努力，仍然不可能创造出具有高成功概率和接近单位保真度的单模多光子光态。传播光学光子的复杂量子态将是量子信息科学中各种协议的使能资源，包括用于量子网络中量子节点的互连。在这里，我们提出了几种方法来产生预示的多体纠缠原子和光子态，通过使用出现在波导QED装置中的原子之间的强和长程耗散耦合。我们的理论分析表明，利用波导QED特性的成功概率和成功率是可能的。
2016-03-08 quant-ph
Cavitylike strong coupling in macroscopic waveguide QED using three coupled qubits in the deep non-Markovian regime
我们引入了一个三量子比特波导QED系统来模拟最近实验中实现的探测量子比特嵌入类原子镜的腔-QED强耦合机制。然后，我们将这个系统扩展到深非马尔可夫制度，并展示了深远的作用，延迟上的着装共振，允许显着提高极化激元寿命（由许多数量级），调谐的共振，以及实现Fano的共振和同时耦合到多个腔模式。精确的格林函数解决方案的光谱共振，和量子动力学模拟使用矩阵乘积状态，在那里我们展示了额外的控制腔QED系统使用手性探针量子比特。
2021-06-30 quant-ph
All-optical control of thermal conduction in waveguide QED
本文研究了激光驱动原子作用下的两个一维波导间的热传导。激光器提供对热传导的光学控制。实现了热对温度梯度的可调非对称传导。在调制激光的辅助下，可以抑制从任一波导到另一波导的热传导。同时，获得了与抑制方向相反的方向的传导。激光器的能量流可以显著放大热流。此外，该方案可以像一个热机。
2022-08-16 quant-ph
Multi-qubit entanglement in bi-directional chiral waveguide QED
研究了多原子双向波导QED中单光子高斯波包诱导纠缠的产生。特别地，我们研究了原子数目的增加对平均两两纠缠的影响。我们表明，通过选择较小的衰减率和手性波导设置，纠缠生存时间和最大生成的纠缠可以增加至少3/2的因素，独立的原子数。此外，我们还分析了失谐量和延迟对纠缠态鲁棒性的影响。我们的结果在基于纠缠的多量子比特量子网络中有潜在的应用
2016-04-13 quant-ph
Strongly-coupled non-Markovian waveguide QED with input-output HEOM
RIKEN Center for Quantum Computing, RIKEN（理化学研究所量子计算中心）；Department of Physics, National Cheng Kung University（国立成功大学物理系）；Center for Quantum Frontiers of Research and Technology (QFort)（量子前沿研究与技术中心）；Physics Division, National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心物理组）；Physics Department, University of Michigan（密歇根大学物理系）
本文研究了在非标准微扰和马尔可夫近似之外，单量子比特与一维波导的建模问题，采用输入输出层次方程（io-HEOM）方法，探讨了不同谱密度的波导示例，展示了io-HEOM方法能够准确捕捉波导量子电动力学中非马尔可夫性的两种来源：非局域耦合和非线性色散。
2026-05-20 quant-ph
Diagrammatic approach for analytical non-Markovian time-evolution: Fermi's two atom problem and causality in waveguide quantum electrodynamics
量子系统的非马尔可夫时间演化是一个具有挑战性的问题，通常通过采用数值方法或简化假设来缓解。在这项工作中，我们解决这个问题，在波导QED通过开发一个图形的方法，它执行完全解析的非马尔可夫时间演化的单光子状态。通过重新讨论费米双原子问题，我们解决了单光子波导QED中行波近似是否违反因果关系的问题。然后，我们引入并证明了将散射参数极点与因果原理联系起来的\emph{no upper half-plane poles (no-UHP) theorem}。最后，我们可视化的时间延迟的相干量子反馈介导的字段，讨论的马尔可夫极限微观分离的量子比特发生短距离的因果关系的破坏和集体衰变率的出现在这个限制。我们的图解方法是第一个方法来执行精确的和解析的非马尔可夫时间演化的多发射系统在波导QED。
2020-07-15 quant-ph
Atomic waveguide QED with atomic dimers
本文研究用一维亚波长原子阵列替代传统波导，以原子二聚体反称态为发射体，实现波导QED特征，并发现有限阵列与延迟效应导致的非马尔可夫修正。
2021-07-22 quant-ph
Photon Anomalous Blockade in Waveguide Cavity QED with Atomic Mirrors
School of integrated circuits, Tsinghua University（清华大学集成电路学院）；Beijing Automation Control Equipment Institute（北京自动化控制设备研究所）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；CAS Center for Excellence in Topological Quantum Computation, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学拓扑量子计算卓越创新中心）；Frontier Science Center for Quantum Information（量子信息前沿科学中心）
本文研究了波导腔量子电动力学系统中输出场的光子统计特性，发现即使在损耗大、耦合弱的波导腔中，光子阻塞现象仍可能发生，这与传统光子阻塞或非传统量子干涉在腔QED系统中的条件不同。通过主方程和散射理论推导了弱驱动系统中光子阻塞的条件，发现这种异常光子阻塞是由量子芝诺效应引起的，并且对腔内介质原子位置的变化具有鲁棒性。
2026-05-21 quant-ph
Decoherence-Free Qubit and Chiral Emission from a Giant Molecule in Waveguide QED
研究在波导量子电动力学中实现去相干保护与定向光子发射的结合，通过巨分子实现去相干自由量子比特和状态依赖的手性单光子发射，展示了高方向性和低误差的量子操作。
2026-03-28 quant-ph
Modelling quantum light-matter interactions in waveguide-QED with retardation and a time-delayed feedback: matrix product states versus a space-discretized waveguide model
我们提出了两种不同的方法来模拟波导QED系统中的非马尔可夫量子光-物质相互作用，使用矩阵乘积态（MPS）和空间离散波导（SDW）模型。在描述了这两种方法的一般理论和实现之后，我们直接在波导QED中感兴趣的三个热点问题上比较和对比这些方法，包括（i）耦合到无限（一维）波导的两能级系统（TLS），（ii）耦合到具有时延相干反馈的终端波导的TLS，以及（iii）耦合在无限波导内的两个空间分离的TLS。这两种方法被证明是有效的建模多光子非线性动力学在高度非马尔可夫制度，我们强调这些方法的优点和缺点建模波导QED相互作用，包括其在Python中的实现，计算运行时间，以及易于概念理解。我们探讨真空动力学以及制度的强光泵浦，弱激发近似不能应用。MPS方法在建模多光子动力学和长延迟时间时具有更好的扩展性，并且明确包括非马尔可夫记忆效应。相比之下，SDW模型通过空间离散化来考虑非马尔可夫效应，并求解马尔可夫运动方程，但严格包括延迟的影响。SDW模型基于量子光学中最近的碰撞图像的扩展，通过量子轨道技术解决，并且可以更容易地添加额外的耗散过程，包括芯片外衰减和TLS纯退相。这些过程的影响直接显示在反馈诱导的人口陷阱和TLS纠缠空间分离的TLS之间。
2020-11-24 quant-ph
QwaveMPS: An efficient open-source Python package for simulating non-Markovian waveguide-QED using matrix product states
Queen’s University（女王大学）
QwaveMPS通过矩阵积状态实现高效模拟非马尔可夫波导-量子电子学系统，降低计算成本，便于研究复杂动态相互作用。
2026-10-27 quant-ph
Analytic Few Photon Scattering in Waveguide QED
基于Dyson级数计算的散射振幅，提出了一种波导QED中光-物质耦合的方法。对于包含多个单光子的光学状态，在这个系列中的条款变得越来越复杂，我们提供了一个图解配方，其评估，这是能够产生分析结果。我们的方法完全指定了一个组合的发射器光学状态，允许调查光物质纠缠生成协议。我们利用这些表达式研究了$Λ$ -系统的双光子散射，发现当两个基态从简并态调谐时，跃迁振幅的极点结构发生了显著的变化。
2018-04-04 quant-ph
Two-photon entanglement in multi-qubit bi-directional waveguide QED
研究了双光子高斯波包驱动的双向波导QED中纠缠的产生和控制。特别是，我们专注于如何增加量子比特的数量影响系统中的整体平均成对纠缠。我们还研究了第二个光子的存在如何引入非线性，从而操纵产生的纠缠。此外，我们表明，通过引入手征和小衰减率，纠缠可以存储和增强的2和3倍，分别。最后，我们分析了有限失谐和时间延迟对纠缠的影响。
2016-04-13 quant-ph
Waveguide QED: controllable channel from quantum interference
我们研究了一个波导QED系统，其中包含一个矩形波导和一个二能级系统（TLS），其中横模TMmn定义了被导光子的量子信道。研究发现，TM11通道中的光子丢失可以通过用TMmn通道的某种相干叠加来克服，这种相干叠加被称为可控通道（CC），因为CC中的光子可以被TLS完美地反射或透射，而不会丢失到其他通道中。当光子从与CC正交的其中一个无散射通道（SFC）入射时，暗态出现。其物理机制是与Fano共振相关的多通道干涉。
2013-08-09 quant-ph
Atom-photon dressed states in a waveguide-QED system with multiple giant atoms
该研究分析多巨原子耦合谐振腔波导QED系统的束缚态特性，揭示阈值条件与光子介导相互作用，发现调控耦合构型可获不同相互作用原子链并形成元带，为量子模拟与信息处理提供平台。
2024-03-02 quant-ph
Heisenberg treatment of multiphoton pulses in waveguide QED with time-delayed feedback
由于诱导的非马尔可夫性，包含相干时滞反馈的波导QED系统的动力学在海森堡图像中产生了多时间关联的层次结构。我们建议在希尔伯特空间中的一个完整的状态集上进行投影，将多时间相关性分解为单时间矩阵元素。为了说明这个过程，我们考虑一个典型的例子，一个两级系统耦合到一个半无限波导和量子光脉冲相互作用。我们的方法补充了现有方法的范围，因为它允许计算的动力学下，包括额外的耗散通道在一个数值上精确和有效的方式为任意形状的多光子脉冲的内存要求是已知的。
2022-08-23 quant-ph
Bound state in the continuum and multiple atom state transfer applications in a waveguide QED setup
本研究在波导量子电动力学设置中实现了束缚于连续态的态，用于高保真度的多原子态转移，展示了其在量子信息处理中的应用潜力。
2025-12-06 quant-ph
WaveguideQED.jl: An Efficient Framework for Simulating Non-Markovian Waveguide Quantum Electrodynamics
本文提出WaveguideQED.jl框架，基于碰撞量子光学模拟波导量子电动力学，支持单双光子散射及非马尔可夫反馈动力学，为研究者提供高效易用的数值工具。
2025-04-11 quant-ph
Multi-channel waveguide QED with atomic arrays in free space
我们研究光散射的二维（2D）阵列的原子驱动到里德伯能级。我们发现，这个问题可以映射到一个广义的波导QED模型，由多个一维光子通道（横模），其中每个方向耦合到相应的里德堡表面模式的阵列。在里德伯阻塞区，不同表面模的集体激发相互阻塞，导致多通道相关光子态。使用的分析方法，我们表征通道间的量子相关性，并阐明集体双光子共振的阵列的作用。我们的研究结果为多模多体物理和自由空间平台上的光子量子信息开辟了新的可能性。
2021-11-22 quant-ph
Phase-controlled bound states in giant atom waveguide QED setup
本文研究巨原子通过两个远距离位点耦合的一维光子波导，发现相位调控的BOC和BIC，给出BOC存在条件及BIC频率与光子分布，并预测由BIC与BOC振荡诱导的量子拍，为利用束缚态操控波导系统提供新途径。
2024-10-20 quant-ph
Generation of single and two-mode multiphoton states in waveguide QED
单模和双模多光子态是许多量子技术的基石，例如，计量学在光学制度中，这些状态通常是通过将预示的单光子与线性光学工具和后选择相结合来获得的，从而导致固有的低成功概率。在最近的一篇论文中，我们设计了几个协议，利用波导QED诱导的长程原子相互作用，以改善单模多光子发射的性能和协议。在这里，我们给出了这些协议的全部细节，重新审视它们以简化它们的一些要求，并将它们扩展到生成双模多光子态，如Yurke或NOON态。
2018-02-01 quant-ph
Waveguide QED Analysis of Quantum-Coherent Links for Modular Quantum Computing
本文通过波导QED分析，研究两量子比特共享波导的量子态传输，评估失谐、耦合强度等参数对保真度和延迟的影响，提出高保真低延迟的系统设计要求并探讨可扩展性。
2025-05-23 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
Variational waveguide QED simulators
本文提出利用波导QED模拟器的可调范围发射器相互作用构造变分拟设，以更少门和参数精确求解XXZ与Ising量子临界自旋模型基态，并展示了其在噪声下的优势。
2023-02-03 quant-ph
Suppression of Local Decay in non-Markovian Waveguide QED
针对亚辐射态仍受局域环境影响的问题，提出构建非马尔可夫波导QED系统，利用延迟相互作用实现极低衰变率，还发现自干涉可自发产生类似效应且能通过合作耦合增强，为长寿命量子器件研发提供新思路。
2024-07-09 quant-ph
Tunable ultrahigh reflection with broadband via collective atom-atom interaction in waveguide-QED system
School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）
本研究在一维波导-QED系统中利用集体原子相互作用构建光子带隙实现宽带完全反射，提出拓展超高反射窗口的策略，且窗口参数可通过外场动态调节，为相关量子光学器件提供新途径。
2024-12-12 quant-ph
Photonic state engineering via energy-level crossing by giant atoms in topological waveguide QED setup
School of Physics Science and Technology, Shenyang Normal University（沈阳师范大学物理科学与技术学院）；School of Physical Science and Technology, Soochow University（苏州大学物理科学与技术学院）；Center for Quantum Sciences and School of Physics, Northeast Normal University（东北师范大学量子科学中心与物理学院）
本文提出利用非局部巨原子耦合与拓扑带结构的相互作用，实现对波导量子电动力学中光子束缚态的可控操控，展示了拓扑与非局部光子-物质耦合结合的可行性。
2026-04-16 quant-ph
Chiral SQUID-metamaterial waveguide for circuit-QED
超导超材料是由结构化的基本电路元件设计和制造的，它激发了电路量子电动力学（circuit-QED）中探索非常规量子现象的最新发展。提出了一种将一维约瑟夫森超材料设计为手征波导的方法，通过对其有效阻抗进行编程时空调制。调制电流的形式是行波，其相速度比微波光子的传播速度慢得多。由于布里渊散射过程，光子可以单向传播的非平凡光谱区域出现。考虑超导量子比特与这种超材料波导的耦合，我们分析了马尔可夫和非马尔可夫量子动力学，发现超导量子比特可以单向耗散光子。此外，我们表明，我们的建议可以扩展到级联的量子网络与多个节点，在远程量子比特之间的手征光子传输可以实现。我们的工作可能打开的可能性，利用SQUID超材料实现单向光子输运的电路QED平台。
2023-02-15 quant-ph
Supercorrelated decay in a quasiperiodic nonlinear waveguide: From Markovian to non-Markovian transitions
Institute of Theoretical Physics, School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院理论物理研究所）
研究准周期非线性波导中双光子能隙，揭示马尔可夫与非马尔可夫动力学转变机制，提出超导电路实验方案。
2025-12-18 quant-ph
Heralded multiphoton states with coherent spin interactions in waveguide QED
波导量子电动力学提供了产生强相干原子相互作用的可能性，无论是通过适当的原子配置在耗散制度或在带隙制度。在这篇论文中，我们展示了如何利用这些相互作用来产生高度纠缠的原子态，然后这些原子态可以被映射成具有高量子效率的单模多光子态，我们介绍了两种制备原子态的方案，我们讨论了它们的性能，并与以前的方案进行了比较。特别是，我们表明，其中之一达到了高概率的成功，许多原子，但低的Purcell因素的系统。
2017-04-07 quant-ph
Generation of time-frequency entangled photon pairs propagating in separate waveguides in circuit QED setup
时频纠缠光子是各种量子技术领域中大量应用的重要资源。因此，产生纠缠光子的有效和可调的设置是现代量子技术所必需的。在这项工作中，我们提出了一个通用的腔QED设置设计的按需产生的时间-频率纠缠光子对，每个光子在一个单独的波导中传播。我们概述了这种设置在微波超导电路QED架构的潜在化身。我们推导并数值求解了一组控制系统量子态演化的运动方程，使我们能够研究光子发射动力学。利用发射光子对联合谱振幅的Schmidt分解，计算了系统的纠缠熵，分析了纠缠熵与系统参数的关系。我们概述了所提出的多光子时频纠缠态产生方案的潜在扩展。
2022-11-16 quant-ph
Implications of exceptional points for few-photon transport in waveguide quantum electrodynamics
我们确定了非厄米特系统中的例外点物理和波导量子电动力学（QED）系统中的少光子束缚态之间的一般联系。我们证明了在波导QED系统中，局域量子系统存在一个例外点，最紧束缚的少光子束缚态出现在例外点。我们说明了这种连接与明确的计算波导QED系统中，波导耦合到Jaynes-Cummings系统。我们的结果提供了例外点物理的量子特征，并表明例外点物理可以用来理解和控制光子-光子相互作用。
2018-06-29 quant-ph
Phase-modulated Autler-Townes splitting in a giant-atom system within waveguide QED
非局域发射极-波导耦合产生了所谓的巨原子，代表了量子光学和波导QED领域的一种新范式。本文研究了单光子在一维波导中与二能级或三能级巨原子的散射。由于光子在原子-波导耦合点之间来回传输/反射产生的自然干涉，通过调节巨原子的尺寸，可以通过周期性相位调制来动态控制光子的传输。对于二能级巨原子系统，我们证明了能量移动依赖于原子的尺寸。在受驱动的三能级巨原子系统中，Autler-Townes分裂受到巨原子的强烈调制，其透射谷宽度（反射范围）随原子尺寸的变化是可调的。我们的研究将有助于基于巨原子介观甚至宏观量子节点的量子网络中光子或声子的控制。
2021-12-07 quant-ph
Retardation effect and dark state in a waveguide QED setup with rectangle cross section
本文研究矩形截面准一维波导中双原子的耦合动力学，分析TM模环境导致的集体耗散与延迟效应，并提出原子连线垂直于波导轴以利用暗态保持完全耗散的方案。
2022-06-20 quant-ph
Non-Markovianity induced by a single-photon packet in a one-dimensional waveguide
量子动力学中的非马尔可夫性（NM）概念仍然是一个公开的争论。了解如何在特定模型中生成和测量NM可能有助于这一探索。在量子光学中，耦合到单个原子的工程电磁环境可以诱导NM。结构化电磁环境中最常见的场景是由一对反射镜组成的光学腔。在这里，我们展示了如何产生和测量NM耦合到一个一维波导的两个级别的系统，不需要反射镜。非马尔可夫行为的起源在于场的初始状态，作为单光子包准备。我们分析如何NM取决于两个实验可控参数，即，包的线宽和它的中心频率。我们与NM的存在下，一个$π$ -输入和发射场之间的相移。我们还展示了如何波导的两个输出通道提供不同的签名NM，都实验访问。
2015-05-20 quant-ph
Single-photon scattering in a giant-molecule waveguide-QED system
研究了由两个耦合巨原子组成的人造巨分子与一维波导耦合时的相干单光子散射。由于每个巨原子通过两个耦合点耦合到波导，分子与波导的耦合有三种不同的耦合构型：分离耦合、编织耦合和嵌套耦合。利用实空间方法得到了单光子透射和反射振幅的精确表达式。结果表明，散射谱的行为取决于两个相邻耦合点之间的相移、耦合组态以及两个巨原子之间的耦合。具体地，我们研究了在马尔可夫和非马尔可夫机制下的光子散射，其中光子在两个相邻耦合点之间的传播时间分别被忽略和考虑。在马尔可夫极限下，通过选择适当的相移，可以得到巨分子波导-QED系统中不同耦合组态下的非对称Fano线型，并且可以通过这三种耦合组态下两个巨原子之间的耦合强度来调节传输窗口.特别是，在这些配置中的多个反射峰和谷恢复在非马尔可夫制度。本文的工作为基于巨分子波导-QED系统的可控单光子器件的研究奠定了基础。
2022-07-31 quant-ph
Photonic Bound States and Scattering Resonances in Waveguide QED
本文研究了任意手征波导中两类双光子束缚态的出现。具体来说，我们提出了一种系统的方法来分析确定由耦合到部分手征的无限等距两级发射器阵列的波导组成的系统的本征态。利用有效的哈密顿方法，我们通过确定双光子束缚态的色散关系和内部结构来确定其性质。束缚态有两种，取决于双光子动量和发射体间距。这些状态之一是一个长寿命的真正的束缚态，而另一个，散射共振，通过耦合到自由双光子状态的时间衰减，导致共振和相应的相移中的光子-光子散射。
2021-10-12 quant-ph
Experimental realization of qubit-state-controlled directional edge states in waveguide QED
实验实现了波导QED中量子比特控制的定向边缘态，通过Rice-Mele波导原位调控，保真度99.4%，有望实现零串扰的长距离量子比特耦合。
2024-11-08 quant-ph
Manipulating single-photon transport in a waveguide-QED structure containing two giant atoms
研究了含两个巨原子的波导QED结构中的相干单光子输运。导出了适用于不同拓扑结构的单光子散射振幅的统一解析表达式。详细分析了不同参数下的光谱特性，特别是非对称Fano线型和类电磁感应透明（EIT）光谱。具体地说，我们发现Fano线形的出现不仅受耦合点之间的相位延迟的影响，而且系统的拓扑结构。通过对主方程的分析，总结了类EIT谱出现的一般条件，并通过检验散射谱的解析表达式，验证了这些条件的正确性。这些现象可能为控制和操纵未来量子网络中的光子传输提供强有力的工具。
2022-01-14 quant-ph
Non-Markovian delay-assisted sensing with waveguide-coupled quantum emitters
Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀雅特光学学院）；Quantum, Photonics, and Computing Group, RTX BBN Technologies（RTX BBN科技公司量子、光子和计算组）；Department of Electrical and Computer Engineering, University of Maryland（马里兰大学电气与计算机工程系）；Department of Physics, The University of Arizona（亚利桑那大学物理系）
研究揭示波导耦合量子发射体在长距离分离和外部场作用下，非马尔可夫延迟反馈可增强量子 Fisher 信息用于检测场梯度，通过形成原子-光子准束缚态延长场与发射体的相互作用时间，提升分布式量子传感能力。
2026-05-06 quant-ph
Bound states and atomic interaction in giant atom waveguide QED with dispersive coupling
提出嵌套巨原子与耦合谐振器波导的色散耦合方案，利用能隙束缚态重叠实现位置依赖的原子相互作用，并以近 0.999 保真度完成叠加态转移。
2024-09-14 quant-ph
Diagrammatic Approach to Scattering of Multi-Photon States in Waveguide QED
本文介绍了波导QED系统中的图解技术。特别强调的是延迟相干量子反馈系统。具体来说，我们表明，$N$ -光子散射矩阵在单量子比特波导QED系统中，在旋转波近似，承认在$N-1$ -光子有效顶点函数的参数化，并提供了一个详细的推导这些顶点函数满足的广义Bethe-Salpeter方程的封闭层次。这种方法的优点是，上述积分方程保持独立的辐射通道的数量，它们的带宽，它们所支持的模式的色散，和辐射量子比特耦合相互作用的结构，从而使人们能够研究多光子散射问题超越Born-Markov近似。此外，我们概括的图解技术的系统包含一个以上的单个发射器，提出了一组精确的方程管理的通用的两个和三个光子散射算子。然后，上述理论机制在最近实验研究的巨型声学原子上的三光子散射的例子中得到了展示[Nat. Phys. 15，1123（2019）]。
2021-08-11 quant-ph
Vacancy-like dressed states in topological waveguide QED
我们确定了一类在任意耦合强度下与原子能量相同的原子-光子缀饰态。作为一个标志，他们的光子组件是一个本征态的裸光子浴与空位的地方的原子。这幅图容纳了波导QED现象，其中原子表现为完美的镜子，特别是在连续或BIC中的缀饰束缚态（BS）与几何限制的光子模式连接。当应用到光子晶格，该框架提供了一个通用的标准来预测穿着BS在晶格的拓扑性质，把它们在一对一的对应关系与光子BS。因此，在光子Creutz阶梯和Halflit模型中预测了新的类的修饰BS。在后一种情况下，出现了具有非零局部光子通量的状态，其中原子被围绕它运行的光子修饰。
2021-02-15 quant-ph
Nonreciprocal routing induced by chirality in an atom-dimer waveguide-QED system
Hunan Normal University（湖南师范大学）
本文提出了一种在波导-量子电动力学系统中实现单光子路由器的方案，通过手性耦合操控单光子传输，在非马尔可夫条件下实现按需单光子传输。
2026-04-29 quant-ph
Engineering photonic dispersion relation and atomic dynamics in waveguide QED setup via long-range hoppings
通过长程跃迁工程光子波导中的色散关系，实现对原子动力学的精确控制，并展示其在定向原子辐射和吸收中的应用。
2025-12-03 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
Controlling photons by phonons via giant atom in a waveguide QED setup
本文研究波导 QED 声子-光子混合系统，提出由表面声波声子修饰的巨型原子通过非局域耦合控制单光子传输，并揭示近共振调制与大失谐色散耦合机制。
2023-06-30 quant-ph
Quantum interference and controllable magic cavity QED via a giant atom in coupled resonator waveguide
该研究分析双位点耦合 CRW 的巨型原子动力学，利用连续谱内外束缚态干涉实现光子束缚，并提出可在完美腔与泄漏腔间调控的魔法腔 QED 模型。
2023-07-12 quant-ph
Non-Markovian dynamics with a giant atom coupled to a semi-infinite photonic waveguide
本研究探究耦合到带完美反射镜的半无限波导的二能级巨型原子的非马尔可夫动力学，发现三类束缚态并揭示其成因，还考虑了耗散与退相影响，推广至多巨型原子系统并推导延迟微分方程。
2024-04-11 quant-ph
Bandwidth-Cost Reduction for Photon-Matter Simulation at the Single-Photon Level
National Institute of Informatics（国立情报学研究所）；SOKENDAI（综合研究大学院大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本文提出非微扰、第一性原理推导波导-量子电动力学模型的重整化关系，明确考虑数值模拟中必需的红外和紫外截断，通过时间域原子动力学推导出裸模型参数与可观测原子频率和衰减率的联系，验证其与散射理论的一致性，并将其与标准费曼图连接，为高效可靠的多光子光-物质模拟奠定基础。
2026-11-02 quant-ph
Non-Markovian dynamics and strong coupling between atomic transitions and a waveguide continuum edge
在量子通信和分布式量子计算中，一维波导提供了量子信息的定向传输。单模波导在较低的截止频率处具有状态密度奇异性，这类似于腔的尖锐谐振，但具有非马尔可夫动力学。因此，我们提出了耦合原子跃迁和波导连续边缘的方案。我们首先提出了一个工作在非马尔可夫区的$Λ$型三能级系统与波导耦合的自旋光子量子界面方案。然后，我们表明，原子跃迁和波导连续边缘之间的强耦合可以导致真空拉比振荡和束缚极化激元状态。
2011-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
