Observation of Subradiant Atomic Momentum States with Bose-Einstein Condensates in a Recoil Resolving Optical Ring Resonator
根据Cola，Bigerni和Piovella的理论方案，在反冲分辨光学环形腔中，对玻色-爱因斯坦凝聚体中亚辐射原子动量态的形成进行了实验研究.原子从侧面被包含两个频率分量的激光泵浦。它们共振驱动三个离散原子动量态之间的腔辅助拉曼跃迁。在几百微秒内，系统就演变成一个稳定的次辐射状态。在这种状态下，凝聚体形成两个密度光栅，适于将泵浦场的两个频率分量反射到谐振器中。两个分量相消地干涉，使得散射被有效地抑制。在0 ~ 2.1的范围内，观察到了两个泵浦分量的不同振幅比下的一系列次辐射态。结果用平均场近似下的三态量子模型很好地解释了。
2018-11-06 physics.atom-ph quant-ph
Thermodynamics of a biophotomimetic nonreciprocal quantum battery
Gauhati University（古瓦哈提大学）
本文提出了一种受细菌光合复合作用启发的非 reciprocity 量子电池理论模型，通过集体量子光学子辐射和超辐射态实现功能分配，并利用单模腔体辅助存储，研究了存储、泄漏、ergotropy、功输出、流和功率等热力学性能，发现不同环大小在特定能量功能下优化。
2026-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Extremely subradiant states in a periodic one-dimensional atomic array
研究了具有横向和纵向跃迁偶极矩的周期二能级原子链的亚辐射集体态。我们表明，在没有开放衍射通道的情况下，通过适当地选择链周期，对于给定数量的原子，可以获得长寿命的亚辐射态的横向偏振。这些高度次辐射态的线宽随着原子数的增加而减小，比以前显示的要快得多。此外，我们的研究表明，即使原子之间存在额外的相互作用通道，也存在这样的状态，即它们通过例如光波导的波导模式相互作用。我们开发了一个理论框架，允许从每个集体本征态的贡献来描述系统的光谱特性，我们表明，subradiant状态表现在透射和反射光谱，允许观察相互作用引起的透明度在一个非常窄的光谱范围。这种长寿命的集体态可能在纳米光子学和量子光学中找到潜在的应用。
2020-01-25 quant-ph
Subradiant Bell states in distant atomic arrays
我们研究了两个相距较远的单层量子发射体阵列作为二能级原子的集体“自由空间”辐射特性。我们表明，该系统可以支持一个长寿命的贝尔叠加态的原子激发表现出强烈的亚辐射，这对应于一个非本地激发的两个阵列。我们描述了这些态的制备及其作为非局域纠缠源在量子信息中的应用，包括量子存储器阵列之间高保真度的确定性量子态传输。我们讨论了实验实现使用冷原子的光阱阵列与亚波长间距，并分析了不完善的作用。
2019-03-07 quant-ph
Subradiant Decay in 2D and 3D Atomic Arrays
本研究通过分析二维和三维原子阵列的本征模式，揭示了有限尺寸效应如何影响其寿命，为量子存储和拓扑效应提供了新的视角。
2025-12-02 quant-ph
Subradiant emission from regular atomic arrays: universal scaling of decay rates from the generalized Bloch theorem
无限周期排列的二能级原子中偶极-偶极相互作用的厄米部分产生一个单激发态能带。在这封信中，我们表明，色散关系，$ω_k-ω_{k_\ex} \propto (k-k_{\ex})^s$，附近的无限系统的带边导致存在的次辐射态的有限一维阵列的$N$原子的衰变率缩放为$N^{-(s+1)}$。这解释了最近发现的$N^{-3}$缩放，它导致预测的幂律缩放具有更高的权力为特殊值的晶格周期。对于在二聚发射体阵列中的Su-Schrieffer-Heeger（SSH）拓扑模型的量子光学实现，拓扑跃迁所固有的带隙闭合改变了色散关系中的$s$的值，并且将子辐射态的衰减速率改变了许多数量级。
2020-10-26 quant-ph
Strongly subradiant states in planar atomic arrays
本研究针对量子信息处理中原子系抵御自发辐射退相干的需求，理论分析自由空间有限平面量子发射器阵列的强亚辐射态形成机制，发现正方阵列的本征态辐射损耗与原子总数呈$N_{tot}^{-5}$标度关系。
2023-10-10 quant-ph
Storage and release of subradiant excitations in a dense atomic cloud
我们报道了在尺寸小于跃迁波长的体积中，在Dicke区附近工作的大量冷$^{87}$ Rb原子的稠密系综中观测到的亚辐射。我们验证了原子数是唯一的协同性参数控制亚辐射。我们探讨了多体机制的动力学，并支持多激发次辐射态是由独立衰变的单激发态叠加而成的这一观点。此外，我们实现了一个实验程序，以释放存储在长寿命模式的光脉冲的激发。该技术是实现基于亚辐射的定制光存储的第一步。
2020-12-18 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Concentrated subradiant modes in one-dimensional atomic array coupled with chiral waveguides
该研究提出耦合两个相反手性波导的倾斜一维原子阵列非厄米系统，发现与亚辐射模式相关的非厄米趋肤效应及亚辐射漏斗效应，为开放量子系统非厄米现象研究提供新路径。
2022-10-12 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Subradiant-to-Subradiant Phase Transition in the Bad Cavity Laser
我们证明了在坏腔激光器中稳态超辐射的出现之前，在稳态亚辐射的两个不同相位之间存在耗散相变。这种转变的特征是腔输出功率和平均原子反转的非解析行为，以及集体原子反转方差的不连续性。特别地，对于低于临界值的再泵浦速率，腔输出功率被强烈抑制，并且不随原子数增加，而当原子数高于该值时，腔输出功率与原子数成线性比例。值得注意的是，我们发现，原子是在一个宏观纠缠的临界区域附近的稳定状态与消失的分数的非纠缠原子的大原子数限制。
2021-03-12 physics.atom-ph quant-ph
Transformation of subradiant state to superradiant state in a thick resonant medium
研究了阶跃脉冲通过吸收线均匀展宽的厚共振吸收体的传输问题。结果表明，一个特定的亚辐射态是自然发展的吸收体由于形成的空间域的原子相干与相反的相位。提出了将吸收体按照这些畴划分为若干片，并将移相器放置在第一片的前面和其他片之间。如果移相器在从阶跃脉冲开始经过的特定时刻同时接通，则在吸收器的最后片的输出处产生强尖脉冲。这种效应可以用原子相干性沿吸收体各层的相位变化来解释，它使原子-光场系统的次辐射态转变为超辐射态。
2013-12-10 quant-ph
Subradiant collective states for precision sensing via transmission spectra
通过利用亚辐射集体态的透射谱特性，提升对外部扰动的灵敏度，应用于原子钟、发射体成像和退调检测。
2025-12-09 physics.atom-ph quant-ph
Tunable bandwidth and nonlinearities in an atom-photon interface with subradiant states
单光子水平的光学非线性是构建高效光子-光子门和实现量子网络的关键特征。这样的光学非线性可以使用理想的二能级系统获得，例如耦合到光学腔的单个原子。然而，虽然有效，但是这样的原子-光子界面呈现由自发发射时间确定的固定带宽，并且因此由腔增强的两级跃迁的光谱宽度确定，从而阻止了到单个量子网络中的带宽失配的原子系统的有效传输。在目前的工作中，我们提出了一个可调的原子-光子界面，利用两个略有不同的原子系统的直接偶极偶极耦合。研究表明，当与腔模弱耦合并通过偶极-偶极相互作用直接耦合时，两个微失谐原子系统的次辐射模是光学可寻址的，并呈现出宽的可调谐带宽和单光子非线性。
2018-07-11 physics.optics quant-ph
Phase-imprinted multiphoton subradiant states
我们提出在二能级原子阵列中产生多光子亚辐射态并研究其荧光性质。这些多光子态最初是从定时迪克态创建的。然后我们可以使用塞曼或斯塔克场梯度脉冲在原子上压印线性增加的相位，这个相位压印过程使系统统一地演化到多光子亚辐射态。荧光从事长程偶极-偶极相互作用，这源于耗散中的系统-储层耦合。我们从本征模中定位了一些亚辐射多光子态，并表明光学厚原子阵列最适合于制备具有最低衰减率的状态。这种相位印记过程使得多光子亚辐射态的量子态工程成为可能，并实现了光子量子比特在二能级原子中的潜在量子存储。
2017-06-03 quant-ph
Subradiance and superradiance-to-subradiance transition in dilute atomic clouds
实验研究了超冷铷原子云中的亚辐射，其中$n λ_a^3 \approx 10^{-2}$（$n$：原子密度，$λ_a$激发波长）和云的共振光学厚度为1阶。我们表明，在强激发制度，次辐射时间尺度依赖于云的激发分数，即，与激发脉冲的强度有关。在这种情况下，衰变动力学是非常复杂的，没有一个单一的衰变时间常数。相反，衰减时间常数在动态过程中变化。具体地说，我们能够观察到超辐射到亚辐射跃迁的特征;例如，最初，衰变速率比独立衰变（超辐射发射）快，而在稍后的时间，它转变为较慢的（次辐射发射）。我们还讨论了一个理论模型，其数值结果与实验符合得很好。
2020-03-03 quant-ph
Excitation of subradiant states in atom chains by surface plasmon waves
Università degli Studi di Milano（米兰大学）
本文提出利用表面等离激元波耦合原子链，通过控制链与金属膜距离，实现亚辐射态的可控激发，用于光子存储与量子存储。
2026-10-07 quant-ph
Modifying cooperative decay via disorder in atom arrays
该研究探究空间无序对不同维度原子阵列及半波导中亚辐射态衰变率的影响，发现无序通常无法提升自由空间亚辐射态寿命，反而加速衰变，但可通过调控原子间距设计特定亚辐射态。
2024-01-26 quant-ph
Nonreciprocal transmission in hybrid atomic ensemble-optomechanical systems
该研究在含原子系综的混合光机械系统中，通过复耦合和干涉实现完美非互易传输，为设计隔离器等非互易器件提供理论指导。
2025-06-21 quant-ph
Preparation of decoherence-free, subradiant states in a cavity
量子系统退相干的原因可以追溯到与环境的相互作用。正如迪克首先指出的那样，在一个由N个二能级原子组成的系统中，每个原子都单独地偶极耦合到环境中，存在集体的亚辐射态，它们与光子模没有偶极耦合，因此它们预计会衰减得更慢。这种性质也意味着，这些类型的状态，形成一个N-1维子空间的原子子系统，也退相干较慢。我们提出了一个计划，将创建这样的国家。首先，将两能级原子置于强失谐腔中，激发其中一个原子，称为控制原子。原子-腔场耦合系统的时间演化导致了原子的适当纠缠态。通过在明确定义的时刻施加后续激光脉冲，可以将原子状态驱动到子辐射中，即。例如，消相干自由子空间当光子的平均数达到一定值时，结果与腔的状态无关。条件分析表明，用现有的原子-腔相互作用实验技术，该方案是可行的。
2001-06-06 quant-ph
Heralded Free-Electron Writing of the Most Subradiant State in an Atomic Array
School of Physics and Technology, Wuhan University（武汉大学物理科学与技术学院）；Department of Physics, Friedrich-Alexander University (FAU) Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学物理系）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
该研究提出用自由电子作为量子写入器，通过匹配波矢与包络，可高保真制备原子阵列的最亚辐射态，还能激发平行原子链的强亚辐射反对称态。
2026-08-05 physics.optics quant-ph
Storing light with subradiant correlations in arrays of atoms
我们展示了如何强大的光介导的原子之间的共振偶极-偶极相互作用可以利用在控制和存储的光。该方法是基于一个高保真的准备集体原子激发在一个单一的相关subradiant本征模的晶格。我们演示了一个简单的唯象模型如何捕捉的动态和尖锐的传输共振，可能会发现应用在传感的定性特征。
2016-12-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Precise study of asymptotic physics with subradiant ultracold molecules
弱键合分子具有没有原子类似物的物理性质，即使键长接近解离。特别地，由于同质双原子分子的内部对称性，形成了两体超辐射和亚辐射激发态。虽然超辐射已经在各种系统中得到证实，但由于与环境的固有弱相互作用，亚辐射更难以捉摸。在这里，我们通过精确的光学光谱学与最长的分子-光相干相互作用时间的内在品质因数超过$10^{13}$深亚辐射分子态的特性进行了表征。我们发现，两个竞争的影响限制了亚辐射分子的寿命，具有不同的渐近行为。第一种是通过弱磁偶极和电四极相互作用的辐射衰变。我们证明了它的速率随着键长的平方增加，证实了量子力学的预测。第二种是通过弱陀螺预解离的非辐射衰变，其速率与振动模式间距成正比，并且对短程物理敏感。这项工作弥合了基于晶格钟技术的原子和分子计量学之间的差距，产生了对长程原子间相互作用的新理解，并将超冷分子置于精密测量的最前沿。
2015-12-21 physics.atom-ph quant-ph
Directional subradiance from helical-phase-imprinted multiphoton states
本文从理论上研究了用轨道角动量多光子激发制备的多光子超辐射态和亚辐射态的远场散射特性。由于多光子干涉，子辐射模的远场图表现出沿激发方向的定向散射或峰数等于原子数的横向散射。当涉及更多原子时，我们考虑堆叠环和同心环的结构，它们分别表现出增强的定向散射和平滑的发射图案。我们的方案为制备多体亚辐射态提供了思路，并有可能应用于多光子的OAM量子存储。通过设计原子的空间分布，这些合作态可以调整远场发射特性，这对于光收集和量子信息操纵是有用的。
2018-01-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooperative single-photon subradiant states
我们提出了一组可以在一维光晶格中制备和检测的亚辐射态。我们发现，衰减率是高度依赖于空间相位印记的原子链，这给出了系统的调查亚辐射的荧光实验。这些状态的时间演化可以有很长的衰变时间，其中对于一百个原子预测高达一百毫秒的寿命。它们还可以显示出衰减的拉比振荡，其拍频由子空间中合作兰姆位移的差异决定。实验要求也讨论了实际实施的subradiant状态。我们的方案提供了一种通过制备和探测亚辐射态实现光子在二能级原子阵列中量子存储的新方案，为在光晶格中制备量子多体态和进行量子信息处理提供了可能.
2016-06-21 quant-ph
A subradiant optical mirror formed by a single structured atomic layer
光与物质相互作用的高效和多功能界面是量子科学的重要基石。基于量子发射器的结构化亚波长阵列中光子介导的偶极-偶极相互作用的丰富相互作用，最近提出了一种控制光-物质相互作用的全新途径。在这里，我们报告的直接观察的合作副辐射响应的二维（2d）正方形阵列的原子在光晶格。我们观察到一个光谱狭窄的集体原子反应远低于量子限制衰变到自由空间的单个原子。通过空间分辨光谱测量，我们表明，该阵列作为一个有效的反射镜形成的只有一个单层的几百个原子。通过调节阵列中的原子密度和改变粒子的有序性，我们能够控制阵列的合作响应，并阐明空间有序和偶极相互作用对系综集体性质的相互作用。阵列外原子的布洛赫振荡使我们能够动态地控制原子镜的反射率。我们的工作展示了基于原子结构集合的高效光学超材料工程，并为在单量子水平上利用光和新颖的光-物质界面实现受控多体物理铺平了道路。
2020-01-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Nonreciprocal Atomic Scattering: A saturable, quantum Yagi-Uda antenna
最近对一维波导中的一对原子的理论研究发现，在低功率下，系统对来自相反方向的入射场的响应是不对称的。由于该装置中没有明确的时间反演对称性破缺元素，这引起了一些争论。在这里，我们表明，不对称性产生于形成的准暗态的两个原子，在极低的功率饱和。在这种情况下，非线性饱和性明确打破了洛伦兹互易定理的假设。此外，我们表明，从驱动系统的输出场的统计可以解释一个非常简单的随机镜像模型，并在稳态下，两个原子和本地场被驱动到一个纠缠，三方$\left| W \right\rangle$状态。正因为如此，我们认为，该设备是更好地理解为一个饱和八木天线，一个分布式系统的差分调谐偶极子，耦合不对称的外部领域。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Super- and subradiant dynamics of quantum emitters mediated by atomic matter waves
该研究探索光学晶格中量子发射器通过原子物质波介导的协同动力学，观测到超流相的定向超/亚辐射、莫特绝缘体中的相干累积及集体束缚态耦合，为多体量子光学研究提供新工具。
2023-11-16 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Coherent control of collective spontaneous emission in an extended atomic ensemble and quantum storage
分析了扩展原子系综与单光子波包共振相互作用系统中集体自发发射的相干控制。提出了一种对集体原子态进行相干操纵的方案，使得原子系统的超辐射态可以变换为亚辐射态，反之亦然。讨论了这种方案在光量子态存储和单光子波包整形中的可能应用。结果表明，在共振线不均匀展宽的情况下，即使波包的持续时间大于超辐射寿命，具有任意脉冲形状的单光子波包也可以被记录为亚辐射态并被重构.具体分析了存储量子密码学中使用的时间箱量子比特的适用性。
2006-06-19 quant-ph
Quasi-Chiral Interactions between Quantum Emitters at the Nanoscale
我们提出了一个结合经典和量子电动力学描述的两个圆偏振量子发射器之间的耦合举行以上的金属表面支持表面等离子体。取决于它们的位置和它们的固有频率，发射极-发射极相互作用从互易性发展到非互易性，这使得该系统成为在纳米级手性耦合的高度可调平台。通过放松严格的材料和几何约束的手征，我们探讨了系统中的相干和耗散耦合机制之间的相互作用。因此，我们揭示了一个准手征制度，其中它的量子光学性质是由其subradiant状态，引起非常尖锐的光谱特征和强的光子相关。
2019-01-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical control of collective states in 1D ordered atomic chains beyond the linear regime
本文提出利用V型三能级原子组成的一维链作为时变超材料，突破亚辐射态与辐射解耦的限制，实现吸收、存储和按需发射，并证明非线性区双激发态可从超辐射态相干转移至亚辐射态，为纠缠的光学表征开辟道路。
2023-05-26 physics.optics quant-ph
Interference-Protected Subradiance and Bound States in Nested Atomic Arrays
Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本文提出利用Minkowski求和构造设计原子阵列，生成具有内在相关性的近似无序结构，实现模式选择性辐射耦合，增强亚辐射和束缚态的稳定性，为原子波导和电路QED实验提供新的方法。
2026-04-11 physics.optics quant-ph
Stochastic electrodynamics simulations for collective atom response in optical cavities
我们通过随机电动力学模拟研究了单模光腔中原子系综的集体光学响应，其中包括原子位置相关性、内部能级结构以及腔耦合强度和原子密度的空间变化的影响。在低光强度的限制下，模拟精确地再现了冷原子的完整量子场论描述，在较高的光强度下，我们引入了原子饱和度的半经典近似，并与两个原子的精确解进行了比较。我们发现，集体亚辐射模式的原子，具有非常窄的线宽，可以耦合到腔场的原子跃迁频率的空间变化，并在低强度下解决，并表明，它们可以专门驱动定制的横向泵浦光束。我们表明，腔的光学响应，特别是子辐射模式的轮廓和腔模式的共振位移，可以用作诊断工具的原子的位置相关性，因此原子量子多体相位。在高光强下，量子效应在窄次辐射模共振附近最为显著。虽然光学腔通常可以通过光限制强烈增强量子涨落，我们表明，半经典近似的随机电动力学模型提供了至少一个定性的协议，即使在存在显着饱和的原子外的次辐射模共振的精确光学响应。
2017-08-17 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Demonstration of strong coupling of a subradiant atom array to a cavity vacuum
本研究实验证明，在未驱动高精细度腔中，冷原子阵列通过相消干涉实现亚辐射，强集体耦合导致真空拉比劈裂及显著偏振旋转，展示了强耦合真空场的独特效应。
2025-06-30 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Collectively induced transparency and absorption in waveguide QED with Bragg atom arrays
本文研究非均匀频率 Bragg 原子阵列中的集体量子效应，揭示亚辐射与超辐射态干涉导致透明，并发现低自由空间耗散下的集体诱导吸收及多频调控。
2024-07-06 quant-ph
Subradiance dynamics in a singly-excited chiral-coupled atomic chain
本文从理论上研究了非互易手征耦合原子链中的亚辐射动力学，其中耗散中存在无限程偶极-偶极相互作用。我们发现，在单光子激发后的耗散过程中，超辐射和亚辐射都存在，并且衰减动力学表现为均匀初始激发的爆发辐射，反映了原子有序性对光诱导原子-原子关联传播的影响.通过调节手征耦合原子系统中的非互易耦合，我们证明了亚辐射动力学可以得到很大的改变。我们进一步研究了原子局域无序的影响，发现衰变曲线上的平台依赖于缺陷的位置，以及持续的局域激发引起的障碍。我们还讨论了系统的不完美性对亚辐射动力学的影响。我们的研究结果显示了丰富的机会，在手征耦合系统对光子存储和路由。
2020-01-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photon-Mediated Atomic Interactions in Curved Surface Settings
本文提出一种形式体系，将发射体嵌入薄弯曲波导，通过简化波动方程和偶极相互作用，推导新表面格林函数，精确计算集体超辐射和亚辐射态，并揭示曲率与厚度对集体态的影响。
2025-03-25 physics.atom-ph quant-ph
Subradiance-protected excitation spreading in the generation of collimated photon emission from an atomic array
我们展示了如何在一个二维阵列的冷原子的初始本地化的辐射激发可以转换成高定向相干光发射的光通过保护整个阵列的激发在subradiant集体本征模的寿命的数量级长于一个孤立的原子的传播。我们演示了如何达到两个这样的强烈subradiant模式，一个统一的所有的偶极子振荡的相位垂直于平面和反铁磁模式，其中每个偶极子是$π$的相位与其最近的邻居。激发，它可以由一个单一的光子，然后从受保护的次辐射本征模释放通过控制塞曼能级位移的原子。因此，在所有方向上发射的原始局域激发被转移到离域亚辐射保护激发，光子的概率发射仅沿着垂直于原子平面的轴。这种受保护的扩展和定向发射可以潜在地用于链接量子信息或量子计算架构中的级。
2020-03-05 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Unidirectional absorption, storage, and emission of single photons in a collectively responding bilayer atomic array
二维规则原子阵列是量子网络的一个有前途的平台，集体亚辐射态提供长寿命的存储和准直发射，允许自由空间中阵列之间的自然相干连接。然而，单层晶格只能在向前和向后方向上对称地有效地吸收或发射光。在这里，我们展示了双层晶格如何吸收单个光子，无论是从一个单一的方向入射或任意叠加的向前和向后传播的组件。激发可以存储在一个subradiant状态，在不同的subradiant状态之间的相干转移，并释放，再次在一个任意组合的高度准直的前向和后向传播组件。我们解释的方向性的单层和双层阵列的对称性分析的基础上的散射宇称不同的多极辐射分量的集体激发。集体模式可能会表现出传统的半波损失的领域附近的阵列接口或完全eliminatedit. The建议的方向控制的吸收和发射铺平了道路，多个阵列之间的有效的一维量子通信，与单光子传播之间的量子信息-处理和存储阶段。
2022-08-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Single Photon Superradiance and Subradiance as Collective Emission From Symmetric and Antisymmetric States
本文研究N个共振二能级原子的单光子集体发射，利用对称与非对称态正交基分析超辐射、亚辐射及纠缠，并给出激光诱导亚辐射分量和纠缠出现阈值1/N。
2023-09-25 quant-ph
Topological Edge States and Collective Radiation in a One-Dimensional Atomic Chain
Istanbul Technical University（伊斯坦布尔技术大学）
研究一维双原子链量子发射体的拓扑与集体辐射，通过非厄米SSH模型揭示亚辐射、超辐射及边缘态，并分析其远场辐射特性。
2026-09-09 cond-mat.other quant-ph
Collective Dipole-Dipole Interactions in an Atomic Array
研究了原子阵列中原子的相干偶极-偶极相互作用。结果表明，平行于激光传播方向的原子阵列（$\boldsymbol{\hat{k}}$）中原子的激发几率随激光失谐量的增加而沿$\boldsymbol{\hat{k}}$方向呈几何增长或衰减.用于$δr = jλ/2$的原子分离的系统的对称性（其中$j$是整数）导致激发分布和散射辐射突然变得关于阵列的中心对称。对于$δr < λ/2$的原子分离，极次辐射态（$Γ\sim 0$）集合的出现破坏了所描述的趋势。为了解释从一个有限的原子阵列的结果，在$N\rightarrow \infty$限制的能带结构计算进行的衰减率和集体兰姆位移的本征模沿布里渊区显示。最后，阵列的能带结构强烈地影响其散射辐射，允许通过改变驱动激光的角度来操纵集体兰姆位移以及衰减率（从超辐射到次辐射）。
2016-05-20 physics.atom-ph quant-ph
Subradiance in dilute atomic ensembles: Role of pairs and multiple scattering
我们数值研究了弱脉冲激发后静止原子荧光的慢（亚辐射）衰减。我们表明，在线性光学制度和几个自然线宽的激发失谐，缓慢的衰减速率可以占主导地位的近对原子（二聚体）形成超辐射和次辐射状态。然而，对于足够大的共振光学深度和以后的时间，动力学是由集体多体效应。在这个制度中，我们研究的偏振和光谱的发射光，以及激发样品内部的空间分布，作为一个函数的时间在衰减动力学。这些可观测量的行为与近共振光的辐射捕获所预期的一致。这一发现揭示了稀释样品中的亚辐射，通过提供基于系统的光行为（多重散射）的解释，这与更常用的集体原子迪克态的图像是互补的。
2021-08-09 physics.atom-ph quant-ph
Symmetry protected single photon subradiance
我们研究了在Dicke极限下原子分布的对称性对次辐射态的保护，其中集体Lamb位移不可忽略。我们发现，反对称态是次辐射态的分布反射对称。连续对称性也可以用来实现亚辐射。该研究涉及到具有长存储时间和快速读出的鲁棒量子存储器的问题。
2016-04-11 physics.optics quant-ph
Tunable directional emission and collective dissipation with quantum metasurfaces
亚波长原子阵列，最近被称为量子超材料，已经成为一个令人兴奋的平台，获得新的量子光学现象。这些系统中的强干涉效应产生亚辐射激发，其通过具有非常长寿命的原子阵列传播。在这里，我们表明，可以利用这些激发，以获得可调谐的定向发射模式和集体耗散耦合时，明智地放置额外的原子附近的原子阵列。为了做到这一点，我们首先表征的最佳阵列的几何形状，以获得定向发射模式。然后，我们描述了最佳的原子位置，有效地耦合到亚辐射超颖表面激发，并提供了几种改进策略的基础上纠缠原子团簇或双层。之后，我们还展示了如何通过辅助原子和阵列原子之间的相对偶极取向来控制发射图案的方向性。最后，我们通过研究原子纠缠态的寿命变化，对这些定向辐射模式如何转化为辅助原子之间的集体、各向异性耗散耦合进行了基准测试。
2022-03-23 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Extreme subradiance from two-band Bloch oscillations in atomic arrays
原子阵列提供了一个重要的量子光学平台，光子介导的偶极偶极相互作用，它可以被设计来实现量子信息处理的关键应用。这种应用的主要障碍是激发态的快速衰减。通过控制原子阵列在外加磁场作用下的两波段Bloch振荡，我们证明了在有限尺寸的原子阵列中，奇异亚辐射可以在比自发衰变时间大12个数量级的时间尺度上实现并维持.关键的发现是显示了一种方法，用于防止激发态的波包散射到自由空间光锥内的耗散区，从而导致激发停留在亚辐射态非常长的衰减时间。我们证明了这种操作可以通过在原子阵列中引入来自外部磁场的空间线性势，然后操纵沿相反方向的互连两带Bloch振荡来实现。我们的研究结果还指出了超辐射态和亚辐射态之间可控切换的可能性，这导致了量子存储的潜在应用。
2023-03-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Spectroscopic footprints of quantum friction in nonreciprocal and chiral media
本文基于宏观量子电动力学，研究了可极化原子在手性或非互易介质表面平行运动时的量子摩擦，推导了依赖速度的 Casimir-Polder 频率位移与衰变率，揭示了手性与非互易性在磁电耦合下通过频率位移建立的关联。
2025-07-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic Reservoir Engineering via 2D $Λ$-Type Atomic Arrays in Waveguide QED
Hanoi University of Science and Technology（河内科技大学）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）
本文提出利用二维Λ型原子阵列与光子晶体波导耦合，实现结构化光子共振库的工程化，提升量子存储保真度和非线性光学效率。
2026-01-02 quant-ph
No oscillating subradiant correlations in a strongly driven quantum emitter array
理论研究了波导中强驱动二能级原子阵列的含时关联，发现强相干驱动能抑制原子态间的亚辐射振荡关联，该极限与原子数无关，并通过数值与解析分解给出了严格证明。
2025-09-17 physics.optics quant-ph
Atomic excitation trapping in dissimilar chirally-coupled atomic arrays
本文理论研究了非相似手性耦合原子阵列界面处的激发动力学，发现通过调节粒子间距和非互易耦合方向性可实现激发反射，并设计了多重区域实现原子激发捕获，为量子寄存器控制提供启发。
2024-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Arrays of strongly-coupled atoms in a one-dimensional waveguide
我们研究了一维波导中规则间距原子之间的合作光学耦合，使用分解的亚辐射和超辐射集体激发本征模，直接数值解，和解析传输矩阵方法。我们说明了如何通过波导传输光的光谱，包括窄Fano共振的出现，可以理解的本征模的谐振特性。我们描述了一种基于超辐射和亚辐射模式的方法来设计波导的光学响应和存储光。通过控制波导中原子的能级移动，将原子激发态转移到辐射共振线宽为零的次辐射集体模，实现了光的停止。此外，我们获得了一个精确的解析解的情况下，通过波导的透射光的原子的规则晶格，并提供了一个简单的描述，当晶格间距接近，但不完全相等，光的波长的一半时，光的传输可能会出现大的共振位移。在数值模拟中很容易量化实验缺陷，例如原子位置的波动和波导中的光损失，这产生了原子阵列的光学响应倾向于具有随机原子位置的气体的响应的自然结果。
2017-08-07 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
Collectively enhanced ground-state cooling in subwavelength atomic arrays
本文提出利用亚波长原子阵列的窄亚辐射集体共振实现边带冷却，证明不同俘获频率下偶极相互作用可使原子系综达到更低温度乃至基态冷却。
2025-08-29 physics.atom-ph quant-ph
Long persistent anticorrelations in few-qubit arrays
本文从理论上研究了少量子比特阵列中光子反聚束的两种机制，其中一种基于亚辐射态，另一种不依赖亚辐射态，并给出了自由空间和波导耦合阵列的优化参数示例，实现了远长于单原子自发辐射寿命的持续反关联。
2023-07-06 quant-ph
Subradiance-protected excitation transport
我们探讨激发输运内的一维原子链的原子过渡偶极耦合到自由辐射场。当原子之间的距离小于或等于跃迁的波长时，虚光子的交换导致激发通过晶格的传输。尽管这是一个强耗散系统，但我们发现输运是亚辐射的，即激发寿命比单个原子长几个数量级。特别是，我们表明，一个子空间的频谱是由subradiant状态形成的线性色散关系，这使得在很长的距离与几乎为零的衰减率的波包dispersionless运输。此外，群速度和方向的运输可以控制通过外部均匀磁场，同时保持其subradiant字符。该系统的简单性和多功能性，以及对无序的鲁棒性，使其相关的一系列应用，如无损能量传输和长时间光存储。
2019-05-01 quant-ph
Exponential improvement in photon storage fidelities using subradiance and "selective radiance" in atomic arrays
量子光学的核心目标是实现光子和原子之间的有效相互作用。在几乎所有基于这种系统的应用中，一个基本的限制来自于自发发射，其中光子被原子吸收，然后重新散射到不需要的通道中。在原子系综的典型处理中，假设这种再散射独立地发生，并且以单个孤立原子给出的速率发生，这进而在诸如量子存储器或量子门之类的应用中产生保真度的标准极限。然而，这个假设可能会被违反。特别地，集体原子激发的自发发射可以通过发射中的强干扰而被显著抑制。到目前为止，亚辐射现象的物理基础和利用它的技术还没有得到很好的理解。在这项工作中，我们提供了一个全面的处理这个问题。首先，我们表明，在有序的原子阵列在自由空间中，subradiant状态获得的光学模式，由阵列引导，只发射由于从有限链的末端散射的解释。我们还阐明了在多激发极限下的次辐射态的性质。最后，我们介绍了选择性辐射的新概念。尽管次辐射态经历到所有光学模式的耦合减少，但是选择性辐射态被定制为同时有效地辐射到期望的通道中，同时抑制散射到不期望的通道中，从而实现增强的原子-光界面。我们表明，这些国家自然出现在原子链耦合到纳米光子结构，我们分析了利用这些国家的光子存储的性能。我们发现，选择性辐射状态允许光子存储误差，指数级更好地与原子数比以前已知的界限。
2017-08-29 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.optics
