Two-dimensional optomechanical crystal resonator in gallium arsenide
本研究将准二维光机械晶体腔设计适配于砷化镓材料，解决了散热与频率匹配问题，获得了4.5 GHz的理想机械谐振频率和650 kHz的光机械耦合，适用于超导量子比特。
2023-07-26 quant-ph
Microwave--Optical entanglement in a Strongly Coupled Electro-Optomechanical System
在微波-光纠缠的条件下，可以通过量子隐形传态实现微波-光之间的量子转换，即基于纠缠的量子转换。为了实现该协议，需要一个在两个频率之间具有高保真度的纠缠源。本文研究了强耦合条件下基于一般腔电光机械系统的微波与光纠缠的产生。在微波和光输出谱中显示了分裂，并且量化了两个模式之间的频率纠缠。我们证明了纠缠可以直接编码在频点自由度中，并提出了一个可行的实验来验证纠缠光子对。系统地分析了实验实现，并确定了较好的参数制度的纠缠验证。给出了一个不等式作为纠缠验证的判据，并分析了实际中的缺陷。
2020-01-16 quant-ph
Determination of the vacuum optomechanical coupling rate using frequency noise calibration
在腔光机系统中的光机相互作用的强度可以通过类似于腔量子电动力学的真空耦合率$\vcr$来量化。这个单一的品质因数消除了经常引用的耦合参数中的模糊性，该耦合参数定义了给定机械位移的频移和机械模式的有效质量。在这里，我们演示和验证一个简单的实验技术，以获得真空光机耦合率。它只需要应用已知的频率调制所采用的电磁探测场和知识的机械振荡器的占领。实验验证了该方法的微机械模式在环形回音壁谐振器和纳米机械振荡器耦合到环形腔通过其近场。
2010-09-21 quant-ph
Overcoming the Standard Quantum Limit with Electro-Optomechanical Hybrid System for Enhanced Force Sensing
本研究在含OPA、超导量子比特的混合光力系统中，利用CQNC抵消反作用噪声，结合提升OPA泵浦增益，在低激光功率下突破力传感的标准量子极限，提升弱力探测能力。
2024-09-16 quant-ph
Optomechanical ground-state cooling in a continuous and efficient electro-optic transducer
本文提出一种连续高效的电-光力换能器，通过光学边带冷却将机械模式冷却至量子基态，实现47%效率和3.2光子附加噪声，并验证高功率激光对微波模式热占据影响极小。
2021-12-26 quant-ph
Effect of laser phase noise on the fidelity of optomechanical quantum memory
光机械腔和机电腔在量子存储器和量子换能器中有着广泛的应用。从理论上研究了光（电）机量子存储器对控制激光噪声的鲁棒性。通过求解朗之万方程，利用协方差矩阵方法，得到了激光噪声下高斯态的存储保真度。结果表明，相位噪声的破坏作用在耦合激光振幅和光机耦合强度G越大时越明显。进一步增大耦合系数，光子与声子的相互作用时间减小到激光频率噪声的相干时间以下，激光相位噪声对存储保真度的破坏作用也随之减小。
2015-03-15 quant-ph
Effect of higher-order interactions in a hybrid Electro-Optomechanical System
详细分析了光机非线性对光电机械混合系统（EOMS）动态演化的影响。在广泛的参数范围内进行的研究表明，二次耦合项显着改变了系统的动态，因此不能忽略任何潜在的应用。
2019-11-22 nlin.CD physics.optics quant-ph
Strong squeezing and perfect one-way EPR steering in electro-optomechanical system
本文提出在三模电光机械系统中，通过控制双色调谐和微波驱动实现微波场与机械模式的强压缩，并改变驱动功率产生光学腔与机械振荡器间的完美单向EPR操控，为量子信息处理提供新平台。
2025-07-10 quant-ph
Quantum reservoir engineering through quadratic optomechanical interaction in the reversed dissipation regime
我们探讨电磁场耦合到机械谐振器通过二次光机相互作用在反向耗散制度的机械阻尼率远大于腔场耗散率。它示出，在这个政权中，腔场有效地获得一个额外的水库，这是由机械浴的温度以及机械阻尼率的条件。我们解析地找到了机械振子冷却或加热耦合电磁场的稳态平均光子数和临界温度。我们还表明，在二次耦合的情况下，可以通过观察腔场的噪声谱来估计的机械振荡器的温度在量子制度。
2017-09-01 quant-ph
Strong squeezing and robust entanglement in cavity electromechanics
我们研究了机电系统中的非线性效应，该系统由耦合到传输线谐振器的超导电荷量子比特和耦合到另一个传输线谐振器的纳米机械振荡器组成。超导量子比特引起的非线性和光-机耦合在产生光-机纠缠和压缩传输微波场方面起着重要作用。我们发现，在适度的热退相干的机械模式的存在下，可以实现强压缩的微波场和强大的光机纠缠。我们还讨论了超导量子比特与纳米机械振荡器的耦合对平均光子数双稳行为的影响。
2014-01-31 quant-ph
Photonic Spin Hall Effect using bilayer Graphene in Nano Optomechanical Cavities
提出在含双层 Graphene 的纳米光机械腔中实现光子自旋霍尔效应的理论模型，通过调节光机械相互作用、腔场与 G-mode phonon 耦合及电子态相互作用，实现对该效应的相干控制、增强与非对称调控，为自旋光子效应和量子传感研究提供新途径。
2025-09-17 quant-ph
Strongly driven cavity quantum electrodynamical-optomechanical hybrid system
Laboratory of Photonics and Quantum Measurements (LPQM), Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院光子与量子测量实验室）；Center for Quantum Science and Engineering, EPFL（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）
本文提出利用强驱动混合系统生成非高斯机械态，通过增强的光机械耦合实现高保真转移，为非高斯机械量子记忆和传感器提供新路径。
2025-12-08 quant-ph
Diamond optomechanical cavity with a color center for microwave-to-optical quantum interfaces
本文提出一种基于金刚石光机晶体腔与色心强耦合的高效微波-光学量子转导方案，理论转换效率达15%，为量子网络提供关键接口。
2023-10-17 quant-ph
Characterization of Linear Measurements in Cavity Optomechanics: Examples and Applications
Palacký University（帕拉茨基大学）
本文提出一套基于品质因数的腔光机械线性测量表征形式体系，分析位移探测、相干量子噪声消除与量子非破坏测量，并据此设计悬浮动力学中的相干散射QND方案。
2026-10-19 quant-ph
Optical response properties of hybrid electro-opto-mechanical system interacting with a qubit
研究了电光机械混合系统与量子比特相互作用的光学响应。在我们实验上可行的系统中，可以实现可调谐全光开关、双光机械诱导透明（OMIT）和光机械诱导吸收（OMIA）。所提出的系统也被证明产生异常色散。基于我们的理论结果，我们提供了一个可调开关之间的OMIT和OMIA的探测场通过操纵相关的系统参数。此外，还详细讨论了子系统间相互作用引起的简正模分裂（NMS）效应，阐明了改变相互作用对NMS的影响。探测光场丰富的光学性质为可控全光开关和其他量子光子器件的研究提供了一个很好的平台。
2021-03-31 quant-ph
Nonreciprocal conversion between microwave and optical photons in electro-optomechanical systems
我们建议在电光机械系统中证明微波和光学光子之间的非可逆转换，其中微波模式和光学模式通过两个非简并机械模式间接耦合。非互易转换是在破缺的时间反转对称性机制中获得的，其中光子从一个频率到另一个频率的转换被增强用于建设性量子干涉，而反转方向上的转换由于破坏性量子干涉而被抑制。有趣的是，在电光机械系统中，微波模式和光模式之间的非互易响应出现在两个方向相反的不同频率上。该方案可用于实现任意两个不同频率模式的光子之间的非互易转换。此外，电光机械系统还可以用于通过添加耦合到机械模式之一的辅助光学模式来构造用于具有明显不同频率的三个光学模式的三端口环行器。
2016-02-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomechanical Quantum Control of a Nitrogen Vacancy Center in Diamond
我们展示了光机械量子控制的内部电子状态的金刚石氮空位（NV）中心的解析边带制度通过耦合NV的光场和表面声波通过声子辅助的光学跃迁，并利用强激发态的电子-声子耦合的NV中心。光机械驱动的拉比振荡以及光机械边带和直接偶极光跃迁之间的量子干涉已经实现。这些研究打开了使用解析边带光机械耦合的量子控制的类原子的内部状态和运动状态的耦合NV-纳米机械系统，导致发展的固态模拟的被困离子。
2016-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiphonon quantum dynamics in cavity optomechanical systems
研究了含振镜的激光泵浦腔光机样品中的多声子量子动力学。特别是，我们专注于色散的相互作用制度，其中外部施加的相干场频率失谐的光学谐振器的频率不等于反射镜的振荡频率或其倍数。结果表明，对于所涉及的子系统之间的中等强度耦合，该复杂系统的量子动力学分别由多声子吸收或发射过程描述。特别地，我们展示了通过光子检测来监测声子量子动力学的有效方法。讨论了提取相关样品参数的可能性，如机械镜与电磁场之间的耦合强度。
2022-02-18 quant-ph
Quantum-criticality-induced strong Kerr nonlinearities in optomechanical systems
我们研究了一个混合电光机械系统，使我们能够获得可控的强克尔非线性弱耦合制度。我们表明，当可控机电子系统接近其量子临界点，强的光子-光子相互作用，可以通过调整的强度（或频率）的微波驱动场产生。非线性光学现象，例如光子阻塞的出现和非经典态的产生（例如，薛定谔猫态），预测在弱耦合制度，这是可行的，目前大多数光学力学实验。
2012-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
A two-dimensional piezo-optomechanical transducer
Stanford University（斯坦福大学）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文提出基于能带结构工程的二维压电光力换能器设计，实现了低噪声、双向换能及量子基态附近的声子-光子对产生，为超导量子比特的远距离纠缠提供了关键进展。
2026-07-30 quant-ph
Low threshold quantum correlations via synthetic magnetism in Brillouin optomechanical system
本文提出在布里渊光机械系统中利用相位调制的声子跳跃耦合诱导合成磁性，从而在低驱动阈值和低耦合强度下产生对热噪声鲁棒的量子关联，并观察到突然死亡与复苏现象，为量子通信、传感和计算提供新途径。
2024-09-02 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
Ground-State Cooling of a Mechanical Oscillator via a Hybrid Electro-Optomechanical System
我们提出了一个同时耦合超导量子位和腔场的机械谐振器的基态冷却方案。系统地推导了描述混合系统动力学的哈密顿量。冷却过程由量子位上的红色失谐交流驱动器和光机械腔上的激光驱动器驱动。我们研究了单个系统在弱耦合和强耦合状态下的冷却，即，量子位辅助冷却和光机械冷却，并与有效的混合冷却进行了比较。结果表明，混合冷却是更有效的相比，单独的冷却机制，并可以适用于解决和未解决的边带制度。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Bell Nonlocality Test on Two-Mode Squeezed Output Generated in Double-Cavity Optomechanical
IMEC；Hasselt University（哈瑟尔特大学）
研究通过共振工程在双腔声光机械系统中生成双模压缩输出，探讨压缩与非局域性之间的关系，发现非局域性可在低压缩状态下出现，且高精细度参数区域可扩大非局域性支持区域。
2026-11-04 quant-ph
Photon-assisted entanglement and squeezing generation and decoherence suppression via a quadratic optomechanical coupling
纠缠和量子压缩因其非经典特性在量子技术中有着广泛的应用。在这里，我们研究了开放的自旋光机械系统中的纠缠和量子压缩，其中Rabi模型（自旋耦合到机械振子）通过二次光机械耦合耦合到辅助腔场。我们发现，它们的性能可以通过辅助腔的光子，这来自于光子相关的自旋振荡器耦合和失谐的调制。具体地说，可以实现完全可切换的自旋-振子纠缠，同时也实现了强的机械压缩。此外，我们还研究了环境引起的退相干和耗散，发现它们可以通过增加光子数来减轻。这一工作为利用二次光力学操纵腔量子电动力学中的纠缠和量子压缩以及抑制退相干提供了一种有效的方法。
2019-10-15 quant-ph
Quantum repeater protocol using an arrangement of QED-optomechanical hybrid systems
在本文中，我们考虑量子中继协议分配纠缠两个遥远的三能级原子。在该协议中，我们在两个目标原子之间插入六个原子，使得所考虑的八个原子被标记为1; 2;…8，而只有每两个相邻的原子（i; i + 1），其中i = 1; 3; 5; 7纠缠。最初，可分离的原子对态（1，4）和（5，8）通过分别在两个光机械腔中进行原子（2，3）和（6，7）之间的相互作用而变得纠缠。然后，通过在光腔量子电动力学（QED）方法中进行原子（4，5）之间的适当相互作用，最终使目标原子（1，8）纠缠。在整个研究过程中，机械频率和光机耦合强度的场模式上产生的纠缠和相关的成功概率的影响进行了评估。结果表明，随着机械频率的增加，纠缠产生的时间周期增大。此外，在大多数情况下，通过降低光机械耦合强度，原子（1，8）的最大成功概率增加。
2021-05-28 quant-ph
Nonreciprocal light transmission via optomechanical parametric interactions
光或微波信号的非互易传输在涉及敏感测量的各种应用中是必不可少的。在本文中，我们研究了光机械诱导定向放大和隔离的一般设置，包括两个腔和两个机械振荡器，通过专门使用蓝色边带驱动音。由两个腔模式定义的输入和输出端口分别通过由两个机械谐振器介导的相干和耗散路径耦合。通过选择合适的传输相位和驱动场强度，可以在较低的热温度下实现定向放大器或隔离器，它们都表现出工作在两个镜像频率的双向非互易性。非互易器件可以通过光学和微波领域的光机械和机电装置来证明。
2021-10-21 quant-ph
Collective optomechanical effects in cavity quantum electrodynamics
我们研究了腔量子电动力学效应，其中二维自由旋转的光学偶极子的排列是由它们与腔场的集体耦合驱动的。通过利用一组旋转偶极子与聚合物的形式等价性，计算了耦合光-物质系统的配分函数，并证明了该耦合光-物质系统在各向同性取向的聚束态和所有偶极子对齐的拉伸态之间存在二阶相变。这种转变表现为极化激元模式共振的强度依赖性位移。我们的工作，躺在腔量子电动力学和量子光学力学之间的十字路口，是一个前进的一步，在正在进行的探索，以了解如何利用强耦合来影响物质的内部自由度。
2017-06-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum-limited amplification and parametric instability in the reversed dissipation regime of cavity optomechanics
腔光机械现象，如冷却，放大或光机械诱导的透明度，出现由于参数耦合的电磁和机械谐振器的耗散率的强烈不平衡。在这里，我们分析了反向耗散制度的机械能弛豫率超过电磁腔的能量衰减率。我们证明，这种机制允许电磁模式的机械诱导放大（或冷却）。增益，带宽，和增加的噪声，这种电磁放大器的推导和比较，在正常的耗散制度的放大。此外，我们还分析了参量不稳定性，即光机械布里渊激光，并将其与传统的光机械声子激光进行了对比。最后，我们提出了一个实验方案，实现了反向耗散制度，使用参数耦合和光学机械冷却与第二电磁模式，使量子限制放大。高Q超导微波谐振器的最新进展使反向耗散机制在实验上成为可能。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electromechanical Brillouin scattering in integrated optomechanical waveguides
在著名的受激布里渊散射（SBS）过程中，材料中的自发声学声子被激光激发并将激光散射成斯托克斯边带。SBS在光纤中变得更加明显，并已被利用来放大光信号，甚至实现激光发射。SBS的开发最近在集成光子学平台上激增，因为波导中光子和声子的同时限制导致急剧增强的相互作用。代替被光激励，相干声子也可以以非常高的效率被机电激励，如在射频声学滤波器中所利用的。在这里，我们展示了机电激发布里渊散射集成光机械波导的压电材料氮化铝（AlN）。用纳米制造的机电换能器激发频率为16 GHz的声学声子，以将波导中的反向传播光子散射成单个反斯托克斯边带。研究表明，布里渊散射的相位匹配条件可以通过改变光波长和声波频率来实现可调谐单边带调制。结合布里渊散射光子学与纳米机电系统，我们的方法提供了一个有效的微波和光学光子之间的接口，这将是重要的微波光子学和潜在的量子转导。
2019-05-09 physics.optics quant-ph
Optomechanical Multi-Mode Hamiltonian for Nanophotonic Waveguides
我们开发了一个系统的方法来推导量子光学多模哈密顿的光子和声子在纳米光子介电材料的相互作用，通过微扰理论的电磁哈密顿量。哈密顿量涵盖了辐射压力和电致伸缩相互作用的平等地位。作为一个典型的例子，我们将我们的方法应用到一个圆柱形纳米波导，并推导出一个布里渊量子光力学的哈密顿描述。我们分析表明，在纳米波导辐射压力占主导地位的电致伸缩，与最近的实验。计算的光子-声子耦合参数被用来推断斯托克斯布里渊散射的增益参数，与实验观察符合得很好。
2016-08-03 physics.optics quant-ph
Optomechanically Induced Transparency in the Nonlinear Quantum Regime
光学机械系统已经在理论上和实验上显示出类似于原子电磁感应透明，具有由第二激光束控制的尖锐透射特征。在这里，我们调查这些影响的制度中，基本的非线性性质的光机相互作用变得重要。我们表明，脉冲晶体管开关的传输仍然工作，即使在这种制度。我们还表明，在第二个机械边带的光机械诱导的透明度可能是一个敏感的工具，看到的光机械相互作用的非线性量子性质的第一个迹象，即使单光子耦合强度显着小于腔线宽。
2013-09-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
$\mathcal{PT}$-symmetry from Lindblad dynamics in an optomechanical system
光机械状态传输协议提供了有效的、有损耗的、量子分束器样的动态，其中电磁和机械模式之间的耦合强度由光学稳态振幅控制。通过限制到一个没有损耗的子空间，我们认为从强耦合区的模式杂化到弱耦合区的阻尼动力学的转变是潜在的非厄米量子二聚体的被动宇称-时间（$\mathcal{PT}$）对称性破缺跃迁的一个特征.我们比较量子开放系统（Langevin或Lindblad）的方法产生的动力学的$\mathcal{PT}$对称哈密顿量，以表征的情况下，两者是相同的。此外，我们还数值研究了零温下可分离和关联数态的演化以及室温下热初态的演化。我们的结果为在量子水平上实现光机系统中的非厄米哈密顿提供了一条途径。
2019-10-29 quant-ph
Unconditional measurement-based quantum computation with optomechanical continuous variables
通过对纠缠非高斯态的高斯测量，可以实现在连续变量上编码的普适量子计算。然而，由于可用的非线性的弱点，通常这些状态只能有条件地准备，可能具有低概率。在这里，我们展示了如何使用能够维持线性和二次光机械类相互作用的集成平台无条件地实现通用量子计算。具体而言，考虑到腔光和机电系统，我们提出了一个驱动耗散动力学的实现，确定性地准备所需的非高斯集群状态-纠缠压缩状态的多个机械振荡器适当地穿插与非相位状态。接下来，我们将演示如何通过连续监测输出腔场来执行簇节点上的任意高斯测量。最后，这种方法的可行性要求进行了详细分析，表明其构件是在现有技术的范围内。
2021-12-01 quant-ph
Optomechanical Effects in Nanocavity-enhanced Resonant Raman Scattering of a Single Molecule
本文在开放量子系统理论框架下，将宏观量子电动力学和电子振动相互作用结合起来，建立了量子主方程理论，研究了纳米粒子-镜面（NPoM）纳米腔中单分子表面增强共振拉曼散射（SERRS）的光机效应.我们补充的理论与电磁模拟和时间相关的密度泛函理论计算，以研究一个亚甲基蓝分子在一个现实的NPoM纳米腔的SERRS。模拟不仅使我们能够确定实现传统的光学机械效应的条件，如振动泵浦，斯托克斯和反斯托克斯散射的非线性标度，而且还发现不同的行为，如激子人口的饱和，莫洛三重态边带的出现，和高阶拉曼散射。总之，我们的研究可能会指导进一步研究共振拉曼散射中的光机效应。
2022-10-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Enhanced optomechanical readout using optical coalescence
我们提出了一种方案，以大大提高读出灵敏度的平方位移的移动散射体放置在法布里-珀罗腔。我们调查了很大程度上未开发的制度腔电动力学中，一个高度反射的元件之间的对称法布里-珀罗谐振腔的端镜定位强烈修改腔的响应函数，使两个纵向模式具有不同的空间奇偶性被带到接近频率简并干涉腔输出场。在一个可移动的中间反射器的情况下，我们表明，在这种通用的“光学聚结”现象的干扰引起的腔传输，可以利用在光学力学的峰值的增强的频率偏移。
2013-11-18 quant-ph
Theory of Optomechanical Interactions in Superfluid He
本文提出了一种描述超流$^4$ He中具有极长寿命的声学声子与置于适当电磁腔中的介质中的光子的光机械相互作用的一般理论。流体运动中的声学非线性被包括在内，以考虑超出通常的线性过程的过程，该过程涉及一次吸收或发射一个声子。我们首先将我们的配方最简单的一个声子的过程，涉及通常的共振反斯托克斯上转换的入射光模式。然而，当允许的光腔模式是这样的，有没有单声子模式的超流体可以引起共振允许反斯托克斯模式，我们必须考虑的可能性，两个声子上转换。对于这样的情况下，我们表明，两步两声子过程可能是占主导地位的。我们提出的参数大的两步过程和可忽略的单步两声子的贡献。这两步过程也显示了不同跃迁途径之间有趣的量子干涉。
2014-08-22 quant-ph
Impact of the Central Frequency of Environment on Non-Markovian Dynamics in Piezoelectric Optomechanical Devices
压电光机械器件为通过工作在射频（MHz）的超导电子器件实现太赫兹（THz）光路的相干、有效控制和测量提供了一个很有前途的实验平台。然而，当机械振荡器的尺寸进入纳米尺度时，量子涨落是不可避免的。由于缺乏分析工具，嘈杂环境的后果仍然具有挑战性。本文引入了耦合到有噪玻色子量子环境的压电光机系统的半经典和全量子模型，并根据非马尔可夫区域的量子态扩散（QSD）轨迹求解。我们发现，噪声环境，特别是环境的中心频率，可以增强纠缠产生之间的光学腔和LC电路在某些参数制度。此外，我们观察到的临界点的系数函数，可以导致系统中的不同行为。此外，我们还观察到由于环境的记忆效应，宏观物体之间的纠缠转移。我们的工作可以应用于电/光开关，以及大规模量子网络中的长距离分布等领域。
2020-11-12 quant-ph
Electro-optomechanical equivalent circuits for quantum transduction
利用光学机械学的技术，高$Q$机械振荡器可以作为频率差异很大的电磁模式之间的链接。这种方法已成功地用于经典信号的频率转换，并具有在超导电路和行进的光信号之间执行量子态转移的潜力。这种换能器通常在线性状态下操作，其中混合系统可以使用基于Heisenberg-Langevin方程的线性响应理论来描述。虽然在数学上很容易解决，但这种方法对混合系统的动力学几乎没有直观的了解，无法帮助优化换能器。作为这样的电光机械传感器的分析和设计工具，我们介绍了一个等效电路形式主义，整个传感器是由一个电路。因此，我们将光学机械系统的转换功能集成到电气工程的工具箱中，允许使用其成熟的设计技术。这种统一的阻抗描述可以应用于静态（DC）和谐波变化（AC）驱动场，适应任意线性电路，并且不限于解析边带制度。此外，通过建立等效电路的量子化输入输出形式，利用电路分析方法得到了线性换能器的散射矩阵，从而对换能器进行了完整的量子力学表征。因此，整个换能器到电气工程语言的这种映射既揭示了换能器如何执行，同时也可以通过帮助设计合适的电路来优化其性能。
2018-06-14 physics.optics quant-ph
Phase-dependent optical response properties in an optomechanical system by coherently driving the mechanical resonator
本文从理论上探讨了在电磁感应透明条件下，机械谐振腔由附加相干场驱动的光机系统的光学响应特性。在这种配置中，发生更复杂的量子相干和干涉现象。特别是，我们发现探测透射谱取决于外加场的总相位。我们的研究还提供了一种有效的方法来控制扩增的传播。
2017-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
"Mechano-optics": An optomechanical quantum simulator
在光学机械系统中广泛已知的范例涉及将机械振荡器的位置的平方耦合到电磁场。我们讨论如何，在所谓的解决边带制度，这个系统允许模拟类似于普通的光学力学，其中的振荡器的位置耦合到字段的动态，但与振荡器和字段互换的角色。我们表明，实现这个系统是触手可及的，它打开了大门，否则无法访问的参数制度。
2017-12-07 physics.optics quant-ph
Robust Photon Entanglement via Quantum Interference in Optomechanical Interfaces
在量子信息协议中，纠缠态往往是关键因素。在这里，我们提出了方案，以产生强大的光子纠缠在光机械接口通过量子干涉。该方案探讨了Bogoliubov暗模式的激发和界面亮模式之间的破坏性量子干涉，类似于电磁诱导透明，以消除机械噪声的前导阶效应。连续变量和离散状态的纠缠，对机械噪声的鲁棒性可以实现。
2013-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Advances in quantum optomechanical control based on cavity cold-atom systems
Huzhou University（湖州大学）；Gannan Normal University（赣南师范大学）；National University of Defense Technology（国防科技大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
本文综述基于腔冷原子系统的量子光机械控制进展，概述相关原理与耦合实验实现，介绍其在高精度量子传感等领域的应用，并展望该领域的未来方向与挑战。
2026-10-14 quant-ph
Monitoring Microtubule Mechanical Vibrations via Optomechanical Coupling
在有丝分裂过程中微管可能的破坏可以控制癌细胞的复制。基于通过外部场（例如电磁或超声）检测和控制细胞中的微管机械振荡，癌症检测和治疗是可能的。然而，很少有人知道的动态（高频）微管的机械性能。在这里，我们提出了控制的振动的双夹持微管的尖端电极和检测其运动通过之间的振动模式的微管和光学腔的光机械耦合。在存在红失谐强泵浦激光的情况下，这种耦合导致光学探测场的光机械诱导透明，这可以用最先进的技术来检测。透射峰的中心频率和线宽分别给出了微管的共振频率和阻尼率，而峰高则揭示了微管-腔场耦合的信息。我们的方法应该产生关于微管的物理性质的新知识，这将提高我们设计物理癌症治疗方案作为化疗药物替代品的能力。
2016-12-21 physics.bio-ph quant-ph
Demonstration of efficient nonreciprocity in a microwave optomechanical circuit
设计非互易相互作用的能力是现代通信技术的重要工具，也是构建量子网络的强大资源。除了大的反向隔离，适合应用的非互易器件还必须具有高效率（低插入损耗）和低输出噪声。最近的理论和实验研究表明，非互易性的行为可以实现在光学机械系统，但在这最后两个属性的性能已经受到限制。在这里，我们展示了一个有效的，频率转换的微波隔离器的基础上的光机械相互作用的电磁场和机械兼容的真空间隙电容器。我们实现了同时超过20 dB的反向隔离和插入损耗小于1.5 dB的5 kHz的带宽。我们的非互易噪声性能的设备的特点，观察到残留的热噪声从机械环境的路由只到输入的隔离器。我们的测量结果与一般的耦合模理论定量一致。与传统的隔离器和环行器不同，这些紧凑的非互易器件不需要静态磁场，并且可以动态控制隔离方向。有了这些优势，类似的器件可以在量子网络的不同节点之间实现可编程的高效连接，甚至可以有效地桥接微波和光域。
2017-03-15 quant-ph
Lithium Niobate Piezo-optomechanical Crystals
演示一种有效连接光、运动和微波的设备是经典和量子光子学的一个突出挑战。我们在这个方向上取得了重大进展，展示了一个光子晶体谐振器上的薄膜锂离子电池（LN），同时支持高- $Q$光学和机械模式，其中的机械模式压电耦合到微波。对于光机耦合，我们利用LN的光弹效应，通过优化器件参数来实现耦合率$g_0/2π\approx 120~\textrm{kHz}$。实现了导致声子激光的光机械协同性$C>1$。纳米谐振器上的电极压电地驱动光束上的机械波，然后光学地读出，允许直接观察声子带隙。测量了$η\approx10^{-8}$从输入微波端口到局部机械谐振的量子耦合效率。微波电路和电极几何形状的改进可以提高这种效率，并使集成超低功耗调制器和量子微波-光转换器更接近现实。
2019-03-03 physics.optics quant-ph
Optical memories and transduction of fields in double cavity optomechanical systems
使用电磁感应透明，我们展示了如何光机械系统可以被用来作为存储元件以及光场的转导。我们使用双腔光学机械系统，以促进此类应用。通过调谐第二腔的频率，可以产生各种频率的输出场。我们提出了由驱动第二腔的场的功率和失谐量控制的稳态行为的分析结果。
2012-10-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Reconfigurable long-range phonon dynamics in optomechanical arrays
我们研究周期性的光机械阵列作为可重构的平台，工程多个机械和电磁模式之间的耦合，并探索多体声子动力学。利用阵列的光场和集体运动模式之间的耦合结构共振，我们表明，可以实现可调谐的有效的机械模式之间的长程相互作用。这为实现密集连接图上的受控声子行走和热传递以及光机械阵列的远距离元件之间的激发的相干传递铺平了道路。
2014-04-03 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Twisting Optomechanical Cavity
机械旋转和振荡的频率比光的频率低得多，因此它们通常不会相互耦合。在这封信中，我们表明，扭转机械振荡的光学腔可以耦合到光学模式，通过引入双折射，产生非简并模式在腔中：普通和非常的光线。扭曲空腔混合它们并调节电磁能量。通过对总能量的量子化，得到了扭转光机械哈密顿量，揭示了光可以共振驱动扭转振动。
2022-10-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cascaded optical transparency in multimode-cavity optomechanical systems
电磁感应透明在许多物理学科中具有重要的理论和实验意义，如原子物理学、量子光学和最近的腔光学力学。光延迟是电磁感应透明最显著的特征，而在腔光力学中，光延迟受边带分辨机械模的机械耗散率的限制。在这里，我们演示了一个级联的光学透明方案，通过利用参量声子-声子耦合在多模光学机械系统，其中低阻尼机械模式在未分辨边带制度耦合到一个中间，高频机械模式在光学腔的分辨边带制度。扩展的光延迟和更高的传输，以及光学进步的表现。这些结果为实现超长光延迟提供了一条途径，标志着向集成经典和量子信息存储器件迈出了重要一步。
2014-12-05 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Using dark modes for high-fidelity optomechanical quantum state transfer
在最近的一份出版物[Y.D. Wang和A.A. Clerk，Phys. Rev. Lett. 108，153603（2012）]，我们证明了可以使用干涉来显著增加耦合到公共机械谐振器的两个电磁腔之间的状态转移的保真度，而不是基于两个交换操作的朴素顺序转移方案。这涉及利用与机械谐振器解耦的离域电磁模式，即所谓的“机械暗”模式。在这里，我们证明了存在一个新的“混合”状态转移计划，它结合了最好的元素的暗模式计划（保护机械耗散）和双交换计划（快速操作时间）。重要的是，这种新方案也不需要机械谐振器最初在其基态中制备。我们还提供了额外的细节，在前面描述的干扰增强传输方案，并提供了一个增强的讨论如何在这里的干涉物理是密切相关的光机械模拟的电磁感应透明（EIT）。我们还比较了各种传输方案在广泛的相关实验参数，产生一个“相图”显示的参数空间中的不同点的最佳传输方案。
2012-10-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct laser-written optomechanical membranes in fiber Fabry-Perot cavities
本文在光纤法布里-珀罗腔内实现三维激光写入聚合物薄膜的腔光机械耦合，获得约30 kHz真空耦合，并展示低温下超线宽的光机械弹簧调谐及可扩展集成平台。
2024-01-23 physics.optics quant-ph
Mutual emergence of noncausal optical response and nonclassicality in an optomechanical system
我们表明，单模非经典的输出光机械腔和非因果线性光学响应，这种腔出现在相同的临界腔机械耦合。换句话说，当避免超光速通信的屏障（电磁学中）被解除时，就会出现单模非经典性。非因果行为出现的性质并不取决于腔的长度（边界条件）和类型。非因果行为的起源是在腔的外表面处的入射波和反射波之间的时间/频率关系。我们进一步讨论了与最近研究的关系：（i）全同粒子间纠缠与准粒子激发的非经典性的等价性，（ii）真空超流行为的必然性，（iii）纠缠-虫洞等价性。
2015-02-07 physics.optics quant-ph
Continuous-Wave Frequency Upconversion with a Molecular Optomechanical Nanocavity
频率上转换是电磁信号处理、分析和检测的基石。它用于将能量和信息从一个频域传输到另一个频域，其中传输，调制或检测在技术上更容易或更有效。光机转换是一种灵活的相干频率上转换方法，它已成功地证明了从无线电和微波（kHz到GHz）的光场转换。然而，多太赫兹和中红外信号的光机械转换仍然是一个开放的挑战。在这里，我们利用分子腔光学力学来演示在环境条件下，在$\sim$ 32~THz的亚微瓦连续波信号到可见光域的上转换。该装置包括一个容纳少量分子的等离子体纳米腔。入射场共振驱动集体分子振动，这在可见泵浦激光器上压印了光机械调制，并导致斯托克斯和反斯托克斯上转换拉曼边带具有亚自然线宽，表明相干过程。与自由空间相比，纳米腔提供了13个数量级的每分子上转换效率的增强，测量的声子-光子内部转换效率大于每毫瓦泵浦功率的$10^{-4}$。我们的研究结果建立了一个灵活的范例，光机械频率转换使用分子振荡器耦合到等离子体纳米腔，其振动和电磁特性可以定制的意愿，使用化学工程和纳米纤维。
2021-07-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
