Improving trapped-ion-qubit memories via code-mediated error-channel balancing
针对囚禁离子量子比特存储器中退相干噪声偏置问题,提出利用两个重复码之间的信息传送进行纠错,仅需一个低保真度全局纠缠相位门即可将存储错误率降低最多两个数量级。
2023-05-30 quant-ph
Phonon-mediated generation of quantum correlations between quantum dot qubits
我们研究了两个激子量子点量子比特之间由于与同一声子环境相互作用而产生的量子关联。这样的产生是由于在有限温度下的纯退相过程中,每个激子与声子环境纠缠。我们发现,在很宽的温度范围内,量子关联是由于相互作用而产生的。所产生的相关量的温度依赖性显示出权衡型行为;对于小的温度,量子比特状态的声子诱导的扰动太小而不能导致两量子比特状态的明显变化,因此,所产生的相关量很小,而对于大的温度,纯退相不伴随着量子比特和环境之间纠缠的产生,所以环境不能调节量子比特之间的量子关联。
2016-04-05 quant-ph
Quantum correlations in mutually unbiased bases and non-Markovian dephasing
Universidad Simón Bolívar(西蒙玻利瓦尔大学);Laboratorio de Sistemas Complejos, Universidad Simón Bolívar(西蒙玻利瓦尔大学复杂系统实验室)
本文研究了残余量子关联在非马尔可夫量子退相干通道中的行为,分析了其在X态中的突然死亡与复兴条件,并探讨了 Werner 状态、最大非局域混合态和最大纠缠混合态中的关联特性。
2026-08-14 quant-ph
Resonator-mediated quantum gate between distant charge qubits
本研究理论证明微波谐振器光子可在色散区间介导两个远距离电荷量子比特间的 iSWAP 与 √iSWAP 门,并分析噪声对保真度的影响。
2024-10-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Suppression of motional dephasing using state mapping
本文提出并实验验证了一种通过为里德伯原子创建与热运动速度成正比的未知相位来抑制运动退相干的方法,将相干时间提升一个数量级以上,为里德伯介导的量子非线性光学中单光子长寿命存储提供了新思路。
2025-02-07 physics.atom-ph quant-ph
Controlling dephasing of coupled qubits via shared-bath coherence
本文提出利用共享浴的量子相干性来抑制耦合量子比特退相干,通过Trotter分解与累积量展开证明在特定量子点间距下退相干速率降低,并揭示其源于纠缠态间的声子辅助跃迁。
2024-10-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Qubit Disentanglement and Decoherence via Dephasing
我们考虑一对量子比特之间相互纠缠形式的量子相干性是否容易受到衰减的影响,这种衰减可能比任何一个量子比特单独的相干性的衰减更快。如果嵌入的量子位(自旋、量子点、库珀对盒等)被用于固态量子计算,则出现对固态量子计算潜在重要性的实例。同时暴露在全局和局部噪声中。在这里,我们允许单独的相位噪声信道影响系统相干性的本地和非本地措施。我们发现,量子位纠缠的衰减时间可以显着短于单个量子位的本地退相的时间。
2003-08-04 quant-ph
Operational Limits of Gravity-Mediated Entanglement
University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Ningbo University(宁波大学);Beihua University(北华大学);Nantong University(南通大学);Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)(伊朗基础科学研究所)
该研究在高斯波包的双分支引力猫态模型中,分析有限波包宽度、退相及残余静电相互作用对引力介导纠缠操作极限的影响,确定了未来相关测试需考虑的有限宽度和静电容忍边界。
2026-10-16 gr-qc quant-ph
Stationary state entanglement and total correlation of two qubits or qutrits
研究了在集体退相影响下两个局域驱动量子比特定态的互信息和纠缠。结果表明,在定态下,两个量子比特的互信息和纠缠都随局域外驱动场作用时间$γ{T}$的变化而呈现阻尼振荡.这意味着我们可以通过调节驱动场的作用时间来同时控制两个量子比特定态的纠缠和总关联。我们还考虑了集体退相对量子纠缠的影响,得到了定态纠缠的充分条件。
2005-04-29 quant-ph
Pure quantum dephasing of a solid state electron spin qubit in a large nuclear spin bath coupled by long-range hyperfine-mediated interactions
我们研究了定域自旋量子比特与核自旋池相互作用时的退相干。虽然在一个非常大的磁场的限制下,唯一的退相干机制是由于核自旋的偶极触发器的光谱扩散,随着减少的领域的超精细介导的核自旋之间的相互作用变得重要。我们利用它们的长程性质,并在退相干时间演化函数的1/N展开中恢复主导项(N是与电子自旋明显相互作用的核自旋的数量,很大)。对于热不相关浴的情况下,我们表明,我们的理论是适用于低磁场(~10 mT的一个大点,N=10^6)允许与最近的实验在GaAs量子点自旋量子位进行比较。在这种方法中,我们计算的自由感应衰减和自旋回波退相干在GaAs和InGaAs作为在浴(即量子点的大小)和磁场的核的数量的函数。我们的理论在一个狭窄的核浴中的自由感应衰减是同意由于超精细介导的相互作用,可以得到当所有的核-电子耦合常数是相同的消相干的精确解。对于自旋回波的演变,我们表明,在低场的主导退相干过程是由于具有显着不同的塞曼能量(即原子核的砷和两个同位素的镓在GaAs)之间的相互作用,我们比较我们的结果与最近测量的自旋回波信号限制在GaAs量子点。对于同一组参数,我们进行各种动态去耦脉冲序列下的退相干计算,并预测这些序列在低B制度在GaAs中的效果。
2009-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Steady-state entanglement of spin qubits mediated by nonreciprocal and chiral magnons
RWTH Aachen University(亚琛工业大学);Université de Strasbourg(斯特拉斯堡大学);TU Wien(维也纳科技大学);University of Stuttgart(斯图加特大学);Max Planck Institute for the Science of Light(马克斯·普朗克光科学研究所)
提出混合量子系统,利用非互易或手性磁子介导自旋量子比特的耗散单向耦合,通过驱动实现稳态最大纠缠Bell态,并在NV中心与YIG薄膜磁子表面模式耦合的系统中数值验证,发现退相干时间是主要瓶颈。
2026-06-19 quant-ph
Electron Spin Dephasing due to Hyperfine Interactions with a Nuclear Spin Bath
研究了自旋量子比特与核自旋浴相互作用的纯退相消相干(自由感应衰减和自旋回波)。而对于无限大的磁场B,唯一的退相干机制是由于核自旋的偶极触发器引起的光谱扩散,随着B的减小,核自旋之间的超精细介导的相互作用变得重要。我们给出了一个理论的退相干由于这些相互作用,利用其远程性质。对于一个热不相关浴,我们表明,我们的理论是适用的B~10 mT,允许与最近的实验在GaAs量子点的比较。
2009-02-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dephasing of electron spin qubits due to their interaction with nuclei in quantum dots
束缚在III-V量子点中的电子自旋的相干性受到它们与原子核的超精细相互作用的强烈影响。本文将对这一课题作一介绍。一些理论方法的问题将被概述。大部分的注意力将给予准静态浴近似,由于偶极相互作用(光谱扩散)引起的核动力学的失相的集群膨胀理论,以及由于超精细介导的相互作用的有效的基于哈密顿量的失相理论。将强调理论结果和各种实验之间的联系。
2011-04-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
On the classicality of quantum dephasing processes
我们分析了多时间统计与纯移相系统反复探测尖锐的测量,并寻找测量协议,其统计满足Kolmogorov一致性条件可能达到有限阶。我们发现了一个丰富的现象学的量子退相过程,可以解释在经典条款。特别是,如果潜在的退相过程是马尔可夫的,我们找到了充分的条件下,在每一个订单的经典性可以找到:这可以通过选择退相和测量基础是完全兼容或完全不兼容,即相互无偏基地(MUBs)。对于非马尔可夫过程,经典性只能在完全相容的情况下得到证明,从而揭示了马尔可夫和非马尔可夫纯退相过程之间的关键区别。
2022-11-25 math-ph math.MP quant-ph
An environment-mediated quantum deleter
环境诱导退相干对量子计算机的实现提出了巨大的挑战。我们指出了一个有些令人惊讶的事实,即退相干对于实际的量子计算是有用的,甚至是必要的,特别是对于有效擦除量子存储器以初始化量子计算机的状态。删除器背后的基本观点是,环境通过耗散相互作用,将一个收缩映射向一个纯粹的状态移动。我们提出了一个具体的例子,一个两能级系统的相互作用,其环境中的弱Born-Markov近似的振幅阻尼通道。这是一个纯粹的退相,非耗散通道提供了一个两级系统的相互作用,其环境的量子nondemolition相互作用。我们指出,目前使用的状态准备技术,例如使用光泵浦,本质上是量子删除器。
2007-04-24 quant-ph
Entanglement, Dephasing, and Phase Recovery via Cross-Correlation Measurements of Electrons
确定量子粒子所走的路径会导致干涉的抑制和经典行为。我们在这里采用量子“哪条路径”检测器来执行精确的路径确定在一个双路径电子干涉仪,导致完全抑制的干扰。在移相过程之后,我们通过测量干涉仪和检测器电流之间的互相关来恢复干涉。在我们的测量条件下,每个干扰电子都被探测器中的大约一个电子移相-导致大约一对电子的相互纠缠。
2006-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Entangled biphoton enhanced double quantum coherence signal as a probe for cavity polariton correlations in presence of phonon induced dephasing
我们从理论上提出了一种双光子纠缠增强多维光谱技术作为超快机制中耗散极化激元动力学的探针。它适用于腔局限的单体光合复合物,代表一个典型的多站点激子量子聚集体。所提出的技术被证明是特别敏感的两个和一个激发子空间之间的流形间极化激元相干性。它被证明是能够监测腔介导的激子相关性的动力学作用,并在声子诱导耗散的存在下的退相。纠缠双光子源的非经典性增强了信号的超快和宽带相关特性,表明了负责长距离腔辅助激子迁移的底层状态相关性。
2022-06-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fragility of quantum correlations and coherence in a multipartite photonic system
众所周知,某些量子态在存在退相干的情况下特别脆弱,如薛定谔著名的盖丹肯猫实验所示。最近人们更好地认识到,量子态可以用诸如纠缠、量子关联和量子相干性等量子量的层次来表征。已经证明,这些量中的每一个在退相干的存在下都有不同程度的脆弱性。在这里,我们实验证实了这一猜想,准备三方光子态,并使它们受到控制量的退相。当对所有量子比特进行退相处理时,我们发现纠缠是最脆弱的量,其次是量子相干性,然后是互信息。这与人们普遍认为的多体量子关联是量子性的一种非常脆弱的表现的观点是一致的。我们还对星形和$ W \bar{W} $态的三个量子位中的一个进行了退相。在这里,状态中的相关性和相干性的分布相对于退相位置变得更加重要。
2020-01-03 quant-ph
Cavity-mediated coherence protection and one-axis twisting for spins in solids
California Institute of Technology(加州理工学院);Chimie ParisTech, PSL University, CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris(巴黎化学学院,巴黎文理研究大学,法国国家科学研究中心,巴黎化学研究院)
本文展示了固态中通过腔体介导的全对全相互作用,实现了超辐射发射和一轴扭曲动力学,延长了相干时间并抑制了退相位,对量子技术有重要影响。
2026-04-29 quant-ph
Coherence-Mediated Quantum Thermometry in a Hybrid Circuit-QED Architecture
Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室)
本文提出一种混合电路量子电动力学架构,利用超导量子比特对两种不同玻色子模进行色散耦合,通过Ramsey干涉仪增强对亚毫开尔文热能波动的灵敏度,建立量子增强温度计新范式。
2026-02-23 quant-ph
Nanophotonic Super-dephasing in Collective Atom-Atom Interactions
本研究提出纳米电磁超退相干现象,其集体退相干增强超10个数量级,源于非共振低频倏逝电磁涨落的长程关联,并揭示GHZ态中不同于超辐射的独特标度律。
2025-02-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum Darwinism through apparatus-mediated environmental recording
University of Science(科学大学);Vietnam National University, Ho Chi Minh City(胡志明市越南国家大学);Tohoku University(东北大学)
本研究证明量子达尔文主义可通过中间测量装置建立环境记录,无需直接系统-环境相互作用,并分析了噪声对记录可靠性的影响,扩展了间接测量下的量子达尔文主义描述。
2026-10-08 quant-ph
Phonon-induced spin-spin interactions in diamond nanostructures: application to spin squeezing
我们提出并分析了金刚石纳米结构中长程自旋-自旋相互作用的一种新机制。与金刚石中的氮空位中心相关联的电子自旋之间的相互作用通过它们经由应变耦合到金刚石机械纳米谐振器的振动模式来介导。这种耦合导致声子介导的有效自旋-自旋相互作用,其可用于产生自旋系综的压缩态。我们表明,自旋退相和弛豫可以在很大程度上被抑制,允许在现实的实验条件下大量的自旋压缩。我们的方法对自旋系综磁学,以及声子介导的量子信息处理与自旋量子比特的影响。
2013-01-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable nuclear-spin entanglement mediated by a mechanical oscillator
我们提出了一个固态混合平台的基础上植入的氮空位(NV)中心的金刚石磁耦合到一个机械振荡器的阵列。机械振荡器和NV电子自旋都充当量子总线,使我们能够在遥远的核自旋之间诱导有效的长程相互作用,放松对空间距离的要求。相干核自旋-自旋相互作用具有伊辛模型的形式,在存在机械阻尼和自旋退相的情况下,除了电子自旋的微波驱动场之外,还可以通过核自旋的脉冲动力学解耦来维持。本混合平台提供了一种可扩展的方式来制备具有长相干时间的核自旋之间的多体纠缠,并且可以应用于生成可用于通用量子计算的图态。
2018-10-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
A superconducting qubit as a quantum transformer routing entanglement between a microscopic quantum memory and a macroscopic resonator
我们在实验上演示了一个微观二能级系统和一个宏观超导共振器之间纠缠态的产生和测量,其中它们之间的间接相互作用是由一个人造原子,超导持续电流量子比特(PCQB)介导的。结果表明,由氧化层缺陷形成的微观二能级系统的退相时间比PCQB长一个数量级,而微观二能级系统与宏观超导共振器之间的纠缠态的退相时间明显长于持续电流量子比特的退相时间.这表明,适度相干特性的量子比特可以在实践中用于通过将它们连接到宏观电路QED量子总线来解决低退相干量子存储器的可能性,从而为量子信息处理任务带来未来的重要影响。
2010-08-25 cond-mat.supr-con quant-ph
A quadrupolar exchange-only spin qubit
我们提出了一种四极交换自旋(QUEX)量子比特,它对量子点中占主导地位的退相干机制电荷噪声和核自旋退相具有高度鲁棒性。量子比特由被捕获在三个量子点中的四个电子组成,并在无退相干子空间中运行,以减轻由于核自旋引起的退相。为了降低对电荷噪声的敏感性,量子位可以完全在扩展的电荷噪声最佳点处操作,该最佳点对电波动一阶不敏感。由于库仑相互作用介导的现场交换,量子比特能量分裂是电可控的,即使在“关闭”配置中也可以达到几GHz,使其与传统的微波腔兼容。
2018-07-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mediated Transmission of Quantum Synchronization in Star Networks
Renmin University of China(中国人民大学);School of Physics, Renmin University of China(中国人民大学物理学院);Key Laboratory of Quantum State Construction and Manipulation (Ministry of Education), Renmin University of China(中国人民大学量子态构建与操控教育部重点实验室)
研究量子星形网络中自旋-1粒子的中介同步传输,揭示了远程同步与准爆炸性同步的动态特性及非经典系统中的新可能性。
2026-03-03 quant-ph
Cavity-Mediated Collective Momentum-Exchange Interactions
首次在激光冷却原子集合中实现腔介导的集体动量交换相互作用,在物质波干涉仪中观测到全对全伊辛型相互作用和多体能隙,为量子增强干涉测量和模拟奇异物理行为提供了新能力。
2023-04-03 physics.atom-ph quant-ph
Nonequilibrium Forces Between Neutral Atoms Mediated by a Quantum Field
我们研究所有已知的和未知的两个中性原子之间的力量,建模为三维谐振子,所产生的相互影响介导的电磁场,但不是从他们的直接相互作用。我们把原子的质心运动、原子的内部自由度和相对论处理的量子场作为动力学变量。我们采用非平衡量子场论的方法,它能提供包括内禀场涨落和诱导偶极涨落在内的第一性原理的、系统的、统一的描述。自洽反作用的列入使得可能的一个完整的动力学描述这些部队有效的一般原子运动。在热平衡中,我们恢复了已知的力-伦敦,范德华力和Casimir-Polder力-在长时间限制下的中性原子之间,但也发现了两种新类型的原子间力的存在。第一种是“非平衡力”,当光场和原子不处于热平衡时产生,第二种是“纠缠力”,我们称之为“纠缠力”,它源于纠缠原子内部自由度的相关性。
2010-02-15 quant-ph
Storage and retrieval of photons under their mutual interaction in Rydberg medium
在相干制备的里德伯原子系综中,在相邻位置处停止和再生一对单光子脉冲受到里德伯激发介导的有效相互作用的显著影响,并且类似的过程可以明显不同于表现出常见的里德伯阻塞的过程,如多光子光束在同一介质中的平稳传播。基于完整的动力学,我们揭示了详细的功能,在这样的过程中,通过发现如何在不同的情况下所涉及的量子场的轮廓演变。这些发现有助于确定实现光子门和晶体管的适当机制。此外,我们讨论了与快速变化的控制字段的非绝热校正,并说明了一种方法,恢复光子脉冲的原始振幅在其检索,除非他们在存储前严重阻尼。
2015-08-06 quant-ph
Qubit Mediated Time Robust Entangling of Oscillators in Thermal Environments
我们考虑两个分离的振荡器最初处于平衡状态,并与热环境持续相互作用,并提出了一种使用中介量子比特使它们纠缠的方法。适当的相互作用允许开放系统的分析处理,消除了微调相互作用时间的必要性,并导致纠缠对有限温度的高容忍度。振荡器之间由此产生的纠缠可以通过依赖于振荡器奇偶性测量的贝尔不等式或通过将纠缠有条件地提取到两个相互不相互作用的量子比特上来验证。后者的过程也表明,所产生的混合纠缠态的振子是一个有用的资源纠缠量子比特。通过考虑环境的影响,采取可行的量子位振荡器相互作用和测量设置,该方案应该可以在各种实验设置中实现。为主方程的解所提出的方法也可以适用于涉及相同形式的量子位-振子相互作用的各种问题
2009-12-11 quant-ph
Spin-Orbit Mediated Control of Spin Qubits
我们建议使用自旋-轨道相互作用作为控制量子点中电子自旋的一种手段,从而实现单量子比特和双量子比特操作。非常快速的单量子位操作可以通过暂时移位电子来实现。对于两个量子比特操作,耦合机制是基于自旋轨道耦合和相互长程库仑相互作用的组合。与使用交换耦合的现有方案相比,自旋-轨道诱导耦合对限定量子点的电极中的随机电波动不太敏感。
2006-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Entanglement Generation and Decoherence in a Two-Qubit System Mediated by Relativistic Quantum Field
本文基于闭合时间路径形式体系,全面研究了相对论自由标量场介导的双量子比特纠缠生成与退相干模型,计算了自旋关联、纠缠熵、互信息和负性等物理量,并阐明了相对论因果性对纠缠生成与自旋关联产生的不同制约作用。
2022-11-17 gr-qc hep-th quant-ph
Single-Nitrogen-vacancy-center quantum memory for a superconducting flux qubit mediated by a ferromagnet
我们提出了一种量子存储方案,通过铁磁体钇铁石榴石(YIG)将超导磁通量子比特(FQ)的量子态转移和存储到金刚石中单个氮空位(NV)中心的电子自旋中。与NV中心的系综不同,YIG慢化剂可以在不引入额外的明显退相干的情况下增强有效的N-NV-中心耦合强度。我们通过追踪YIG自旋集体模的自由度,导出了FQ和NV中心之间的有效相互作用。我们演示的转移,存储和检索程序,考虑到自发衰变和纯退相的影响。使用现实的实验参数的FQ,NV中心和YIG,我们发现,一个组合的传输,存储和检索保真度高于0.9,与10毫秒的长存储时间,可以实现。这种混合系统不仅可以作为一种有前途的量子存储器,而且还提供了一个通过集体自由度增强各种系统之间耦合的例子。
2018-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hyperon-antihyperon system in electron-positron annihilation as quantum probes for temperature estimation with local and global dephasing
Mohammed V University in Rabat(拉巴特穆罕默德五世大学);Univ. Polytechnique Hauts-de-France, LAMIH, CNRS, UMR 8201(上法兰西工业大学,LAMIH,法国国家科学研究中心,UMR 8201)
本研究利用双量子比特探针在欧姆型储库中开展量子测温,分析了最优估计条件、不同储库环境下QFI与QSNR的特性,对比了估计策略优劣,并探究了超子-反超子系统的量子关联特性,为量子测温提供了参考。
2026-08-21 quant-ph
Self gravity decoheres quantum systems
Scuola Superiore Meridionale(南方高等学院);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)(意大利国家核物理研究所);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(PGI-12));School of Science and Technology, University of Camerino(卡梅里诺大学理学院);Theoretical Physics, Universität des Saarlandes(萨尔兰州立大学理论物理学系)
研究自引力对含量子相干大质量静态粒子量子态的影响,用线性化量子引力获粒子自相互作用动力学,发现其状态有效演化可视为特定量子通道,明确质量与大小关系,解释了不同系统量子与经典行为观测差异。
2026-07-09 gr-qc quant-ph
Tunable coupling of transmission-line microwave resonators mediated by an rf SQUID
我们实现了两个超导传输线谐振器之间的可调谐耦合。该耦合由非滞后rf SQUID作为谐振器之间的磁通可调互感来介导。从光谱实验中观察到的模式距离,我们得到的耦合强度范围在-320 MHz和37 MHz之间。在耦合强度约为零的情况下,与耦合开启的情况相比,两个谐振器之间的微波功率交叉传输可以减少近四个数量级。此外,我们通过施加合适的附加驱动音观察到参量放大。
2015-08-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Dissipation-driven entanglement between qubits mediated by plasmonic nanoantennas
提出了一种利用耗散驱动过程在两个量子比特之间产生最大纠缠态的新方案。为此,我们纠缠量子比特的量子态,这些量子比特通过等离子体纳米天线相互耦合。在量子比特的性质中实施弱光谱不对称性后,获得最大纠缠的亚辐射态的稳态概率接近1。尽管与通常被认为是有害的等离子体纳米天线相关联的高损耗,这还是发生了。的纠缠方案被证明是相当强大的量子点的跃迁频率的变化和在其规定的位置相对于纳米天线的偏差。我们的工作为量子计算在高度集成光路领域的新应用铺平了道路。
2014-03-04 physics.optics quant-ph
Thermometry by correlated dephasing of impurities in a 1D Fermi gas
研究一维超冷费米气体中两个杂质量子比特的退相干动力学,发现环境介导的关联可提升双量子比特温度计的灵敏度,且无需复杂操控即可实现超低温下的高精度测温。
2024-02-12 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech physics.atom-ph
Sub-radiant states for imperfect quantum emitters coupled by a nanophotonic waveguide
定制光子结构中量子发射器之间的相干相互作用是未来量子技术的基本组成部分,但在复杂的固态环境中观察仍然具有挑战性,其中必须考虑退相干的作用。在这里,我们研究了在一个现实的固态环境中的一维波导介导的两个量子发射器之间的光学相互作用,专注于创建,人口和检测的亚辐射状态,在存在的退相。我们发现,随着失相的增加,子辐射的签名迅速消失在强度测量,但仍然明显的光子相关测量,特别是当两个发射器分别泵浦,以便有效地填充子辐射状态。应用格林张量方法模拟了光子晶体波导,包括对集成发射器空间位置的依赖性。这项工作奠定了一条路线的实验实现亚辐射态的纳米光子波导含有固态发射器。
2022-06-01 physics.optics quant-ph
Self-Organization in Cold Atoms Mediated by Diffractive Coupling
本文讨论了冷原子通过单镜反馈诱导的光介导相互作用的自组织。泵浦光束和自发边带之间的衍射退相选择晶格周期。旋转和平移对称性的自发破缺发生在横向于泵的2D平面中。我们阐明了衍射波纹耦合网站上的自诱导原子晶格。原子云在光束上的非线性相移是决定耦合强度的参数。相互作用可以被定制为在导致热原子的原子结晶和量子简并气体的超固体的外部自由度上操作,或者在内部自由度上操作,如激发态或塞曼子能级的群体。利用庞加莱球上的光偏振自由度(螺旋度和偏振方向),可以耦合原子塞曼态的特定不可约张量分量,导致偶极和四极性质的状态的自发磁有序。比较了不同情况下对临界相互作用强度的要求。连接和纵向泵浦腔,反向传播光束计划和CARL不稳定性进行了讨论。
2021-05-18 nlin.PS physics.atom-ph physics.optics
Photon-Mediated Hybridization and Dissipative Transport in a Cavity-QED Ring-Acceptor Architecture
Brown University(布朗大学);The University of the West Indies(西印度群岛大学);University of Exeter(埃克塞特大学);King’s College London(伦敦国王学院)
研究一个由N位点施主环与中心受体耦合、并由单量子化光子模式驱动的腔QED输运架构中的激发转移,发现近单位效率源于光子介导杂化产生的暗输运通道,并解析了无序和耦合的影响。
2026-06-23 cond-mat.dis-nn physics.optics quant-ph
Long-lived quantum correlation by cavity-mediated subradiance
本研究在低品质因子腔中实现多个量子发射体的长寿命亚辐射态,通过平衡腔耗散、耦合强度和非相干泵浦,产生高度负合作参数及大光子聚束,为量子存储和计量提供长寿命纠缠资源。
2024-12-12 physics.optics quant-ph
Travelling photons mediated interactions between a magnon mode and a cavity photon mode
本文系统地研究了磁振子模与腔光子模之间的间接相互作用。从广义哈密顿量出发,导出了两个分离模之间的有效耦合强度,得到了系统传输的理论表达式。因此,我们设计了一个由屏蔽腔光子模、微带线和磁振子系统组成的实验装置来验证我们的理论预测。从测量的透射光谱,间接的相互作用,以及模式杂交,两个模式之间可以观察到。所有的实验观察都支持我们的理论预测。在这项工作中,我们澄清了旅行光子介导的两个单独的模式之间的相互作用的机制。即使没有空间模式重叠,两个分离的模式仍然可以通过它们的相关耗散彼此耦合成相互行进的光子总线。这一结论有助于我们理解最近发现的腔磁振子系统中的耗散耦合效应。此外,在这项工作中发展的物理和技术可能有利于我们在设计新的混合系统的基础上波导磁振子。
2019-12-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonequilibrium Atom-Dielectric Forces Mediated by a Quantum Field
在本文中,我们给出了一个原子,作为一个三维谐振子,和一个体介电介质模型作为一个连续的晶格耦合到一个水库之间的非平衡力的第一性原理微观物理推导。我们假设原子和介质之间没有直接的相互作用,但存在通过共同的电磁场传输的相互影响。通过采用开放量子系统的概念和技术,我们引入粗粒化的物理变量-介质,量子场和原子的内部自由度,在该顺序-提取其平均效果从最低层逐步到顶层。第一层的粗粒化提供了平均效果的介质上的字段,量化的复介电常数(在频域中)描述的响应的电介质的字段,除了它的反作用的字段通过随机强制项。对原子内部自由度的最后一层粗粒化导致原子质心的运动方程,从该方程我们可以导出作用在原子上的力。我们的非平衡配方提供了一个完整的动力学描述原子的运动,包括从所有其他相关变量的反作用效果。在长时间极限下,我们恢复了系统处于平衡态或非平衡定态时原子-介质力的已知结果。
2011-02-09 quant-ph
Electrostatic nature of cavity-mediated interactions between low-energy matter excitations
本研究证明腔中低能物质激发间的有效相互作用本质为纯静电,由零频电磁格林函数完全描述,并指出单模或少模简化模型易产生误导。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Resonance Energy Transfer and Quantum Entanglement Mediated by Epsilon-Near-Zero and Other Plasmonic Waveguide Systems
由于偶极-偶极相互作用的固有短程性质,二能级量子发射体之间的纠缠和共振能量转移通常限于亚波长距离。此外,由于辐射和非辐射损耗引起的退相干和退相,量子系统的纠缠很难长时间保持。在这项工作中,我们通过呈现有效的长距离发射极间纠缠和由ε近零(ENZ)和其他等离子体波导类型(如V形凹槽和圆柱形纳米棒)介导的两个光学量子比特之间的共振能量转移的大幅增强来超越上述限制。更重要的是,我们明确地表明,ENZ波导谐振能量转移和纠缠性能大大优于其他波导系统。只有激发的ENZ模式具有与强且均匀的电场分布相结合的无穷大相速度,这导致了巨大的能量传递和有效的纠缠,而与ENZ波导中的发射器间隔距离和纳米级位置无关,这是一个可以潜在地容纳多量子比特纠缠的有利特征。此外,瞬态纠缠可以进一步改善,变得几乎独立于有害的退相干效应时,光学活性(增益)介质嵌入ENZ波导内。我们还提出,有效的稳态纠缠可以通过使用一个相干的外部泵浦方案来实现。最后,我们提出了一种通过计算二阶关联函数来检测稳态纠缠的实用方法。所提出的研究结果强调了等离子ENZ波导在设计设想的芯片上量子通信和信息处理等离子纳米器件中的重要性。
2019-06-14 physics.optics quant-ph
Cavity-mediated superconductor$\unicode{x2013}$ferromagnetic insulator coupling
最近的一项概念证明表明,腔光子可以在宏观距离上将超导(SC)签名介导到铁磁绝缘体(FI)[Phys. Rev. B,102,180506(R)(2020)]。与传统的接近系统相比,这有利于长距离FI $\unicode{x2013}$ SC耦合,局部服从不同的驱动器和温度,以及它们的相互作用的研究,而不会破坏它们的顺序。在这里,我们推导出这些相互作用的微观理论,重点是对FI,即诱导各向异性场的主导作用。在一个任意的实际例子中,我们发现了$14 \unicode{x2013} 16$ $μ$ T的各向异性场,这有望产生实验上可感知的倾斜的FI自旋的低矫顽力FI,如Bi-YIG。我们讨论了这样一个系统的超导自旋电子学的背景下的影响和潜在的应用。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
How Quantum Circuits Actually Learn: A Causal Identification of Genuine Quantum Contributions
University of Deusto(德乌斯托大学)
本文提出因果框架,区分量子和经典因素对量子机器学习性能的影响,发现经典因素贡献远大于量子因素。
2026-03-17 math.QA quant-ph
Bose-Fermi $N$-polaron state emergence from correlation-mediated blocking of phase separation
本研究通过DMRG发现,一维玻色子浴中费米子杂质在高排斥下形成N-极化子态,由强关联阻断相分离,并存在依赖玻色子相互作用的临界杂质数。
2025-03-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Spectrally-modified frequency-swept pulses for optically-driven quantum light sources
我们提出了一种利用扫频脉冲驱动固态量子发射器的方案,该方案中包含一个与发射器中的光学跃迁共振的光谱空穴。我们的方案能够实现高保真度的状态反转,对激光脉冲参数的变化表现出鲁棒性,并且不受声子介导的激发诱导的失相的影响,这些好处来自于绝热条件对实验参数变化的不敏感性。我们的共振驱动方法可以与散射泵浦光的光谱滤波和光子器件相结合,以提高收集效率,从而在单光子源应用中同时实现高的不可分辨性和亮度。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Selective acoustic control of photon-mediated qubit-qubit interactions
诸如量子传感、量子成像、量子通信和量子计算等量子技术依赖于主动操纵光和物质的量子态的能力。量子发射体,例如被捕获在固体中的色心,是用于实现量子信息系统的基本构建块(量子比特)的有用平台。特别是,这种固态设备的模块化特性为将它们连接到量子网络并创建在许多量子比特之间共享的非经典光态提供了可能性。量子网络的功能依赖于各个量子比特之间的有效和可控的相互作用。在这种情况下,我们提出了一种方案,其中不同激发能的光学活性量子比特通过与光学腔的共享模式的色散相互作用相互耦合。这种通常非共振的相互作用禁止量子位之间的直接信息交换。然而,我们提出了一种方案,其中通过声学调制量子位激发能,实际上可以调谐到预先选择的一对量子位共振,从而打开它们之间的通信信道。该方法潜在地实现了大量物理量子位的快速($\sim$ ns)和可并行化的按需控制。我们开发了一个分析和数值理论模型来证明这一原则,并提出可行的实验方案来测试理论预测。
2019-12-12 physics.optics quant-ph
Quantum Transport of Rydberg Excitons with Synthetic Spin-Exchange Interactions
我们提出了一个方案,工程量子输运动力学的自旋激发链的激光修饰的里德伯原子,介导的合成自旋交换所产生的对角范德华相互作用。我们的计划的动态可调性和长程相互作用的功能,允许在传统的自旋系统中无法实现的运输物理的探索。作为两个具体的例子,我们首先展示了一个拓扑激子泵浦协议,有利于量子纠缠转移,其次,我们讨论了一个高度非本地相关的传输现象,即使在存在的退相持续存在。与以前的方案不同,我们的建议既不需要共振偶极-偶极相互作用,也不需要非对角范德华相互作用。它可以很容易地在现有的实验系统中实现。
2019-07-17 physics.atom-ph quant-ph
Interaction induced Landau-Zener transitions
通过考虑量子临界Lipkin-Meshkov-Glick模型,我们分析了一种新型的Landau-Zener跃迁,其中人口转移是由相互作用介导的,而不是从直接的非绝热耦合。对于这种情况,在平均场水平的动力学极大地影响量子干涉。特别是,无论Landau-Zener扫描有多慢,对于某些参数,几乎没有发生人口转移,这与常规的Landau-Zener模型形成鲜明对比。对于中等大小的系统,这种违反直觉的平均场行为在量子情况下不会重复。这可以归因于量子涨落和多能级朗道-齐纳-施托克伯格干涉对上述现象具有“退相”效应的事实。我们还发现量子和平均场模型之间的差异,在如何转移概率的规模与扫描速度。
2014-05-27 cond-mat.quant-gas quant-ph