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
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
Realization of phase locking in good-bad-cavity active optical clock
在双波长好-坏腔有源光钟（AOC）中，残余腔拉效应限制了线宽的进一步窄化。本文利用两个独立的1064 nm好腔激光器的锁相技术，首次在实验上实现了1064/1470 nm DW-AOC的腔长稳定。DW-AOC两主腔之间的频率跟踪精度在1 s时优于$3 \times {10^{ - 16}}$，在1000 s时可达到$1 \times {10^{ - 17}}$。每个1470 nm坏腔激光器实现了53 Hz的最可能线宽，这是没有锁相的四分之一左右。两个DW激光器系统之间的腔长不同步变化的影响被抑制。
2019-09-21 physics.atom-ph quant-ph
Prospects for a bad cavity laser using a large ion crystal
我们建议建立一个坏腔激光器使用禁戒跃迁在大合奏的冷离子，形成一个库仑晶体中的线性保罗陷阱。这种激光器可以实现一个有源光频率标准，能够作为下一代光时钟方案中的本地振荡器。在被动光学时钟中，大的离子系综似乎不太有希望，因为它们由于四极相互作用和微动相关的位移而遭受不均匀的加宽。然而，在坏腔激光器中，辐射偶极子可以同步并产生稳定的窄线宽辐射。此外，对于特定的离子，微动引起的位移可以在很大程度上抑制通过操作在魔频率的离子阱。本文讨论了球对称阱中${\rm ^{176}Lu^+}$离子的${^3D_2} \rightarrow {^1S_0}$跃迁的输出辐射特性，并对产生激光的可能性进行了定量估计。
2017-05-05 physics.atom-ph 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
Generation of entangled photon pairs in optical cavity-QED: Operating in the bad cavity limit
我们提出了一个确定性产生偏振纠缠光子对的光腔QED方案，该方案即使在坏腔极限下也具有高保真度。该方案基于一个受激四能级原子与两个空光腔模的绝热相互作用过程。利用Monte-Carlo波函数模拟方法研究了腔-QED源的保真度及其在退相干情况下的纠缠性能。在坏腔的限制，接近一个预测的最先进的实验参数值的结晶度。
2008-12-28 quant-ph
Quantum resonant optical bistability with a narrow atomic transition: bistability phase diagram in the bad cavity regime
本文在窄原子跃迁耦合的共振泵浦环形腔坏腔区观测到饱和诱导的量子光学双稳态，并用基于 Tavis-Cummings 哈密顿量的半经典模型构建相图，揭示新双稳态相。
2023-05-11 physics.atom-ph quant-ph
Tunable cavity coupling of a single SnV$^{-}$ center in nanodiamond across bad-emitter and bad-cavity regimes
本研究实现了纳米金刚石中单个SnV$^{-}$色心与可调微腔的受控耦合，观察到从坏发射体到坏腔区间的转变，并在4 K下测得Purcell因子超过1.7，展示了其作为量子网络单光子源的潜力。
2025-07-09 quant-ph
The Linewidth of Ramsey Laser with Bad Cavity
利用拉姆齐分离场技术研究了一种新的激光方案。通过对这种激光器腔内受激发射谱线宽度的研究，发现其线宽比原子自然线宽窄两个数量级以上，远远优于传统的光学Ramsey方法和目前可用的任何亚自然线宽光谱学方法。由于任何与腔相关的噪声在坏腔激光器中被降低为腔拉动效应，因此这种Ramsey激光器提供了精确的亚自然线宽光谱的可能性，这对于下一代光学时钟和原子干涉仪至关重要。
2010-01-15 quant-ph
Strong coupling of two individually controlled atoms via a nanophotonic cavity
我们展示了耦合到纳米光子腔的两个单独捕获的原子之间的光子介导的相互作用。具体来说，我们观察到超辐射线加宽时，原子与腔共振，和水平排斥时，腔耦合到原子的色散制度。我们的方法利用对原子内部状态的单独控制，它们相对于腔模的位置，以及光位移来单独调谐原子跃迁，使我们能够直接观察超辐射和亚辐射两原子态的反交叉。这些观测为实现量子网络和研究基于原子阵列耦合到纳米光子器件的量子多体物理打开了大门。
2019-09-19 physics.atom-ph quant-ph
An extremely bad-cavity laser
本研究展示了一种精细度低至2.01的极劣腔激光器，实现了微弱反馈下的低牵引系数激射，为未来超稳激光器及光学钟等领域提供了新视角。
2023-10-22 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Measurement-induced two-qubit entanglement in a bad cavity: Fundamental and practical considerations
描述了在坏腔极限下两个量子比特耦合到腔场的纠缠产生方案。通过测量穿过腔的场的振幅，可以概率地建立纠缠自旋单重态。讨论了基本的限制和实际的测量方案，并分析了量子比特中的耗散过程和不均匀性的影响。基于测量的协议提供了用于选择具有与量子比特退相干率线性缩放的不保真度的状态的标准。
2012-02-22 quant-ph
Beating the Bad-Cavity Limit via Auxiliary-Emitter Linewidth Squeezing
State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室）
该研究在坏腔中引入两个失谐相反的非全同辅助发射极，通过亚辐射模式压缩有效腔线宽，使裸腔处于弱耦合时目标发射极仍实现强耦合，为量子计算等应用提供新平台。
2026-07-31 quant-ph
Ground state cooling in a bad cavity
研究了当激光驱动原子偶极跃迁并与光学谐振腔的模式强耦合时，光对陷入谐振势的原子的力学效应。我们调查的冷却动力学坏腔的限制，集中在有效的过渡线宽小于陷阱频率的情况下，因此，当边带冷却可以实现。我们发现，激光和腔场的力学作用之间的量子关联可以导致边带冷却效率的提高。当谐振器损耗超过自发衰减和超过表征动力学的相干过程的速率时，发现这种干涉效应。
2006-03-27 quant-ph
Stability analysis for bad cavity lasers using inhomogeneously broadened spin-1/2 atoms as gain medium
坏腔激光器由于其对激光腔波动的增强的鲁棒性而在有源光学频率标准的背景下经历新的兴趣。增益介质将由窄线宽原子组成，它们要么被困在腔内，要么动态地与腔模相交。原子有限速度分布、原子间相互作用、实际多能级原子与辅助场或杂散场的相互作用等一系列效应都会导致原子增益分布的非均匀展宽。这导致激光器操作的不稳定制度的出现，其特征在于场振幅的复杂的时间模式。研究了具有自旋为1/2的原子（如Yb-171）与外磁场相互作用的坏腔激光器的稳态解及其稳定性。对于稳定性分析，我们提出了一种新的和有效的方法，它可以应用于广泛的一类单模坏腔激光器的非均匀加宽的多级原子作为增益介质。
2016-11-03 physics.optics quant-ph
Entangling atoms in bad cavities
提出了一种在光腔中制备大量原子纠缠自旋压缩态的方法。通过用双色光照射原子，与腔的耦合引起激发的成对交换，从而使原子纠缠。与大多数通过腔QED实现原子纠缠的方案不同，我们的方案不需要强耦合机制g^2/κΓ>> 1，其中g是原子腔耦合强度，κ是腔衰减速率，Γ是原子的衰减速率。在这项工作中，重要的参数是Ng^2/κΓ，其中N是原子的数量，我们的建议允许在坏腔中产生纠缠，只要它们包含大量的原子。
2002-05-30 quant-ph
Confined Meson Excitations in Rydberg-Atom Arrays Coupled to a Cavity Field
本文研究一维里德伯缀饰原子与腔场耦合系统中的受限介子激发，通过Ising-Dicke模型揭示一级相变，并利用淬火动力学和零差探测等方法实现介子振荡的表征与观测。
2023-12-28 cond-mat.other cond-mat.quant-gas quant-ph
Ground state cooling and high-fidelity quantum transduction via parametrically-driven bad-cavity optomechanics
光机械耦合涉及分束器和双模压缩类型的相互作用。虽然前者是许多应用的基础，但后者会产生不必要的激励，并且通常是有害的。在这项工作中，我们提出了一个简单但功能强大的方法，基于腔参数驱动，以抑制不必要的激励，不需要工作与深边带分辨腔。我们的方法是基于一个简单的观察：由于光机械双模压缩相互作用和腔参量驱动诱导相关的光子浴模式的压缩变换，它们可以相互抵消。我们说明了我们的方法可以冷却的机械振荡器低于量子反作用限制，并显着抑制边带未分辨光机械传感器的输出噪声。
2020-03-14 quant-ph
Cavity-assisted atomic Raman memories beyond the bad cavity limit: effect of four-wave mixing
量子存储器不仅可以用于量子信息的存储，而且可以用于对量子态的系综的实质性操纵。因此，这种操作的速度以及写入和检索持续时间相对较短的信号的能力变得重要。以前已经考虑了腔增强原子拉曼存储器的效率的限制，其持续时间不大于腔场寿命，即，超过坏腔限制的信号。在这项工作中，我们调查的四波混频噪声，所产生的检索相对较短的信号从腔辅助存储器，从而补充了最近的考虑由其他作者，谁主要集中在大腔衰减率的限制。四波混频噪声通常被认为是一个重要因素，能够阻止在各种原子、固态等实现中实现高存储器质量。边带噪声源（相对于量化信号，由腔支持）在四波混频中起重要作用。我们提出了一种方法，允许一个帐户的边带量子噪声源的不同的物理起源在腔辅助原子存储器使用统一的理论框架，基于一个双波段的光谱滤波的噪声源。我们证明，在这样的光谱选择性存储器的边带原子噪声源基本上有助于四波混频噪声的检索信号上的边带量化场进入腔体的标准。
2018-07-29 quant-ph
Cavity-immune features in the spectra of superradiant crossover laser pulses
由于对腔噪声的灵敏度降低，在坏腔状态下的激光在精密计量中具有有希望的应用。在这里，我们研究了在mK热系综中$^{88}$ Sr的$^1$ S $_0 - ^3$ P $_1$线上的脉冲激光的光谱特性和相位行为，如arxiv：1903.12593中首次描述的。该系统工作在一个制度，多普勒展宽的原子跃迁线宽是几倍大于腔线宽。我们发现，通过失谐的腔谐振，可以消除的峰值激射频率上的腔噪声的影响，即使系统不深的坏腔区的一阶。实验结果进行了比较，一个模型的基础上的Tavis-Cummings哈密顿量，这使我们能够调查不同的热速度类之间的相互作用作为减少腔噪声的基本机制。这些速度依赖的动力学可以发生在脉冲激光和超辐射交叉制度的激光器的开启行为。
2021-05-19 physics.atom-ph quant-ph
Deterministic Generation of Photon Pairs within the Bad Cavity Limit
$N$ -光子源的开发、表征和控制对于量子技术应用是有帮助的。这项工作构成了在这个方向上向前迈出的一步，我们提出了一个腔量子电动力学设置设计的光子对的产生。我们分析它通过散射和主方程形式主义。从这两个框架之间的联系，它自然产生了一个物理标准，表征弱驱动系统的行为时，连续的反聚束双光子源。我们找到了最佳参数，我们的设置作为一个有效的光子对源，也表明它成为一个确定性的单光子下变频器。我们提供了一个基于最先进的超导电路的具体实现，展示了我们的建议是如何在当前技术的范围内。
2015-10-25 quant-ph
Bound state in the continuum by spatially separated ensembles of atoms in a coupled-cavity array
本文给出了一维耦合腔阵列中光子和原子的连续束缚态的解析解。这些束缚态是由两个系综的二能级原子被限制在单独的腔阵列。我们表明，在该政权的相邻腔之间的光子跳跃率是高的集体拉比频率相比，BIC对应于一个subradiant集体原子态，其中两个合奏的原子强烈纠缠。另一方面，在低的光子跳跃率制度，BIC表现为量子腔，其中光子可以被困在两个原子系综之间。
2017-08-22 quant-ph
Cavity-induced phase stability to decelerate a fast molecular beam via feedback-controlled time-varying optical pumps
我们已经确定了一种新的相稳定性机制，从腔内场诱导的自组织的快速移动的分子束到旅行的分子包在坏腔制度，然后用于减速的分子包通过反馈控制的随时间变化的激光泵的腔。我们首先应用的线性稳定性分析，推导出一个表达式，这种自组织在绝热极限，并表明，自组织的光束导致形成的旅行分子包，这反过来又作为一个动态布拉格光栅的功能，从而周期性地调制腔内场的泵浦光子的超辐射散射。该调制将分子包的位置信息瞬时编码到腔内场的输出中。然后，我们应用随时间变化的激光泵浦，自动切换的输出内腔场通过反馈机制来减慢分子包，并发现，大多数分子在分子包减速到零中心速度后，几十个阶段。我们的基于腔的减速方案在坏腔状态下工作良好，这与其中优选好腔的传统的基于腔的冷却策略非常不同。还讨论了实现该建议的实际问题。
2014-10-17 physics.atom-ph quant-ph
Two-photon-interaction effects in the bad-cavity limit
本研究探讨了坏腔极限下阻尼量子谐振子与二能级系统间的双光子耦合，应用绝热消除技术推导出有效主方程，揭示了其相比偶极相互作用在发射率增强和有效温度增加上的差异及显著动力学效应。
2023-09-11 quant-ph
Relaxation oscillations, stability, and cavity feedback in a superradiant Raman laser
利用激光冷却的$^{87}$ Rb喇曼激光器，实验研究了深工作于坏腔区的光学激光器的弛豫振荡和振幅稳定性。通过将激光场的测量与原子布居的非破坏测量相结合，我们推断出由集体原子布洛赫矢量表示的增益介质的响应。用一个简单的模型定性地解释了结果。测量和理论扩展到包括中间再泵浦状态的振荡器的闭环稳定性和稳定或增强弛豫振荡腔反馈的作用的效果。实验研究了深工作于坏腔区的光学激光器的稳定性，这将指导未来超窄线宽超辐射激光器的发展。
2013-01-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Collectively enhanced Ramsey readout by cavity sub- to superradiant transition
本研究实验确认了超辐射发射的激发阈值，利用$\pi/2$-脉冲在Ramsey序列中实现亚辐射到超辐射跃迁，提出了一种快速、简单且高灵敏度的原子态读出新方法。
2023-06-26 physics.atom-ph quant-ph
Tunable Single- and Multiphoton Bundles in Cavity-Coupled Atomic Arrays
Sun Yat-Sen University（中山大学）；Guangdong University of Technology（广东工业大学）
该研究通过调控腔耦合原子阵列的干涉相位，实现单光子到多光子束的可调转换，揭示了光子相关性的分层结构，并为高保真度多光子源提供了新方法。
2025-12-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Dynamical phases of a BEC in a bad optical cavity at optomechanical resonance
Saarland University（萨尔兰大学）；Technische Universität Kaiserslautern（凯泽斯劳滕工业大学）
本研究通过微扰论和数值模拟，揭示了光机械共振附近玻色-爱因斯坦凝聚体在坏腔中的动力学相，包括混沌相和极限环相，并指出非绝热修正对捕捉这些相的关键作用。
2024-08-05 cond-mat.quant-gas quant-ph
Photon blockade in weakly-driven cavity QED systems with many emitters
我们利用散射矩阵理论分析了弱驱动相干驱动CQED系统中的光子阻塞。通过用单光子和双光子Fock态近似弱相干驱动，我们将传输和双光子关联函数的计算复杂度从指数降低到了多项式.这使我们能够轻松地分析基于腔的系统包含$\sim$ 50量子发射器与适度的计算资源。利用这种方法，我们研究了共振和失谐多发射极CQED系统中增加发射极数目时极化激子光子阻塞的相干统计-我们发现，增加发射极数目会降低共振系统中的光子阻塞，并改善失谐系统中的光子阻塞。我们还分析了通过这个系统的极化激子和亚辐射光子阻塞的发射频率的非均匀加宽的影响。
2019-05-29 quant-ph
A Rydberg atom array coupled to a high-cooperativity optical cavity
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Challenge Institute for Quantum Computation, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校量子计算挑战研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Oratomic
本研究将里德伯光镊阵列耦合至高协同度光腔，抑制腔致电场干扰，实现了快速高保真度的基态-里德伯态读取与集体光-原子散射控制，为相关量子技术应用开辟了新途径。
2026-10-19 physics.atom-ph quant-ph
Universal quantum gates for photon-atom hybrid systems assisted by bad cavities
我们提出了两种确定性方案，分别在光子-原子和光子-原子-原子混合量子系统中构造CNOT门和Toffoli门。它们是通过腔辅助光子散射实现的，并且工作在具有坏腔的中间耦合区，这缓解了它们在实验上实现的困难。此外，坏腔对于快速量子操作和读出信息是可行的。与以前的工作相比，我们的方案不需要任何辅助量子比特和测量。此外，这些门的原理图设置很简单，特别是对于我们的Toffoli门，因为每次只有四分之一波包用于光子与每个原子的相互作用。这些原子-腔系统具有较长的相干时间，适合于光子与系统之间的多时间操作，可以作为长距离量子通信的量子节点。计算结果表明，在目前的实验条件下，我们设计的两种通用混合量子门的平均量子效率和平均量子效率都很高。
2017-01-01 quant-ph
Superradiant Decay and Dipole-Dipole Interaction of Distant Atoms in a Two-Way Cascaded Cavity QED System
我们研究了一个由光纤耦合的微环形腔组成的双向级联腔QED系统。每个微环形腔支持两个反向传播的回音壁模式通过它们的倏逝场耦合到单个原子。我们研究了一对原子-微环系统，计算了单原子初始激发时进入光纤的自发发射谱。强耦合和坏腔制度，后者允许有效的原子-原子相互作用，通过原子-腔耦合和失谐控制：原子表现出集体自发发射，没有偶极-偶极相互作用或（相干）偶极-偶极相互作用和独立（单原子）的发射。这种切换相互作用特性的能力是双向耦合的一个特征，并将我们的双向级联系统连接到一维波导上。我们的坏腔结果的基础上，我们推广到许多原子微环系统通过光纤耦合。
2015-01-12 quant-ph
Quantum transistor realized with a single $Λ$-level atom coupled to the microtoroidal cavity
提出了一种光纤耦合微盘腔相干光场量子晶体管的实现方案。我们证明，通过结合数值和分析方法，无论是在强耦合和坏腔限制，它是可能的，以改变系统的行为是完全透明的是完全反射的外部控制场的振幅。我们注意到，在实验设置中，调节控制场的振幅比调节腔-原子耦合强度要容易得多，腔-原子耦合强度在[Phys. Rev. A 90，053822（2014）]中针对二能级原子提出，并且仅在强耦合极限下起作用。我们还论证了用控制场控制输入相干场的统计特性的可能性，这为获得光的量子态开辟了途径。
2019-02-28 physics.atom-ph quant-ph
Interference-induced gain in Autler-Townes doublet of a V-type atom in a cavity
研究了有限温度下V型原子与单模可调谐腔场耦合时的Autler-Townes谱，在坏腔极限下，原子的偏振态为预选偏振态，当平均热光子数$N\gg 1$和激发子能级分裂很大时，原子的Autler-Townes谱与腔场耦合时的原子的Autler-Townes谱基本一致（与腔线宽相同的数量级），由于腔诱导的干涉，探测增益可以发生在双合透镜的任一边带处，这取决于腔频率。
2000-04-16 quant-ph
Cooperativity of a few quantum emitters in a single-mode cavity
从理论上研究了单模腔与介观多个非相干泵浦量子辐射源耦合的辐射特性。我们提出了一个操作措施的介质合作，有效的坏腔和好腔制度。我们发现，相反的制度的亚辐射和超辐射对应的负和正的协同性，分别。激光制度的特点是由非负的协同性。在坏腔制度，我们表明，合作定义的过渡从亚辐射到超辐射。在良好的腔状态下，它有助于定义激光阈值，还提供指示激光状态的可区分的签名。提高腔模的质量会引起从单独的超辐射到激光区的交叉。此外，我们还验证了激光在很大范围内表现为正合作行为，表明受激发射和超辐射可以共存。的鲁棒性的协同性进行了研究，相对于实验的缺陷，如非均匀加宽和纯移相。
2013-10-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tuning the relaxation dynamics of ultracold atoms with an optical cavity
研究了超冷原子在光晶格中的非平衡态动力学行为。我们推导了一个有效的量子主方程的弱原子光耦合，可以带入Lindblad形式的坏和好腔限制。在所谓的坏腔状态中，我们发现稳态总是无限温度的稳态，但弛豫动力学可能非常不平凡。对于小跳跃，耗散和强相互作用之间的相互作用通常导致原子组态空间中的反常扩散。然而，对于腔介导和现场相互作用的微调比例，我们发现了一个具有正常扩散的限制。相反，对于大的跳跃和消失的现场相互作用，系统可以描述为一个线性速率方程，导致无限温度下的稳定状态的指数方法。最后，在良好的腔制度，我们表明，为消失现场相互作用，该系统允许的动量模式对之间的光泵，使腔冷却。
2018-05-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum Bayesian approach to circuit QED measurement with moderate bandwidth
我们考虑在具有中等带宽测量谐振器的电路QED装置中对超导量子比特的连续量子测量，即，当“坏腔”限制不适用时。目标是简单描述由于测量而引起的量子演化，即，测量反作用。扩展先前为“坏腔”制度开发的量子贝叶斯方法，我们表明演化方程保持不变，但现在它们应该应用于纠缠量子比特谐振器状态，而不是单独的量子比特状态。推导过程只使用了基本的量子力学和相干态的基本性质，因此非专业人员也可以使用。
2016-06-23 quant-ph
Cavity induced modifications to the resonance fluorescence and probe absorption of a laser-dressed V atom
在坏腔极限下，导出了相干驱动V型三能级原子与单模腔耦合的腔修正主方程。我们发现，在裸态和修饰态基的粒子数反转可以实现，源于增强的原子-腔相互作用时，腔与原子修饰态跃迁共振。缀饰态表象中的原子布居分析的腔修改的过渡率。对原子荧光光谱和探针吸收光谱进行了研究，发现可以通过调节腔频率来控制其光谱轮廓。在适当的条件下会出现峰值抑制和谱线变窄。
2000-03-20 quant-ph
Cavity QED with tunneling: an application of adiabatic elimination in quantum trajectory theory
我们模拟了腔中单个原子与两束激光相互作用的演化过程，一束远共振产生了光学势格，另一束近共振可以与原子相互作用。原子可以在晶格中的位置之间穿隧。我们发现光子计数统计量$g^{(2)}(τ)$依赖于隧穿率。此外，我们还导出了在相同情况下，在约瑟夫森结区，对玻色-爱因斯坦凝聚体的工作方法。结果表明，$g^{(2)}(τ)$中的振荡与隧穿系数成正比.我们在坏腔极限下工作，并给出了绝热消去在量子轨道理论中的应用的一个例子
2018-07-26 quant-ph
Taming Recoil Effect in Cavity-Assisted Quantum Interconnects
Nanofiber Quantum Technologies, Inc.（纳米纤维量子技术公司）；University of Oxford（牛津大学）
本文提出了一种分析模型，用于评估远程纠缠生成协议中的运动诱导不保真度，并探讨了在不良腔 regime 和地态冷却条件下抑制反冲效应的方法，为实现高保真度量子网络提供理论支持。
2025-03-25 physics.atom-ph quant-ph
Cavity-induced giant Kerr nonlinearities in a driven V-type atom
我们讨论了一个简单的和实验上可实现的模型创建增强克尔非线性伴随着消失的吸收。该模型考虑了V型原子在强驱动激光和弱探测激光作用下与单模腔场的耦合。在坏腔极限下，我们发现腔场与两个原子跃迁的同时耦合会产生跃迁间的相干性，从而导致量子干涉效应。研究了腔场频率、腔场与原子的耦合常数和原子的衰减常数对线性和三阶（Kerr）非线性极化率的影响。我们预测巨大的克尔非线性消失的吸收和属性这种效果的结合的Purcell效应和腔诱导的量子干涉。
2009-02-17 quant-ph
Analysis of spin-squeezing generation in cavity-coupled atomic ensembles with continuous measurements
本文分析腔耦合原子系综在连续测量下产生自旋压缩的机制，发现无反馈时标度为N^{-2/3}，需考虑布洛赫球曲率，并讨论了其在光学钟中的应用。
2024-05-29 physics.atom-ph quant-ph
A photonic engine fueled by quantum-correlated atoms
研究由量子相关原子对构成的有效储层驱动的光子量子引擎，发现非最大纠缠超辐射态能实现高效率和高功输出，为设计更优量子热机提供新机遇。
2023-07-31 quant-ph
Strong coupling cavity QED using rare-earth-ion dopants in monolithic resonators: what you can do with a weak oscillator
研究了在单片光学谐振腔中利用稀土离子作为杂质实现腔量子电动力学强耦合的可能性。我们的结论是，由于稀土的振子强度弱，它可能是可能的，但很难达到的制度，其中单光子拉比频率是大的腔和原子的衰变率相比。然而，达到饱和光子数和原子数小于1的状态应该更容易实现。我们表明，在这个“坏腔”制度，转移的量子态和光学相移的条件下的原子的状态仍然是可能的，并提出了一种方法用于相干检测单掺杂剂。
2009-11-30 quant-ph
Back-action evading measurement of the collective mode of a Bose-Einstein condensate
本文从理论上研究了在振幅调制的泵浦光相干驱动下，囚禁在光腔中的相互作用原子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）集体模的反作用回避测量。结果表明，对于一种特定的振幅调制的驱动激光器，可以测量广义正交的集体模式的BEC间接通过输出腔场与一个可以忽略不计的反作用噪声在良好的腔极限。然而，即使在坏腔极限下，测量的谐振附加噪声也被抑制在标准量子极限（SQL）以下。此外，测量精度可以通过原子碰撞的s波散射频率来控制。
2019-12-23 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
Lasing and cooling in a hot cavity
本文提出了一个多原子耦合单腔模的微观激光模型，包括原子与光场动量交换产生的光力。在半经典描述中，我们求解原子运动和内部动力学方程，以获得每个原子所看到的光学势和摩擦力的解析表达式。当光增益在光场从原子运动中提取动能的频率处最大时，动力学结合了光激射和运动冷却。从相应的动量扩散系数，我们预测的子多普勒温度在静止状态。这将腔增强激光冷却理论推广到有源腔系统。我们确定增益引起的有效谐振腔线宽的减少作为更快的冷却和更低的温度的关键起源，这意味着具有增益介质的坏腔可以取代高Q腔。此外，这表明了在低温极限下，光力对气体激光器的重要性，在低温极限下，原子可以以周期性图案排列，从而最大化增益并抵消空间烧孔。最终，在低温极限下，这样的设置应该允许在单个设备中组合光学激光和原子激光。
2006-03-21 quant-ph
Interaction of a two-level atom with squeezed light
考虑了一个腔中含有二能级原子的简并参量振荡器。应用Heisenberg和量子Langevin方程，我们计算了在坏腔极限的平均光子数，正交方差和功率谱的腔模式一般和信号光和荧光特别。我们还得到了荧光的归一化二阶关联函数。我们发现，二能级原子的存在导致信号光的压缩程度降低。结果表明，荧光处于压缩态，功率谱仅由单峰组成。
2006-11-06 quant-ph
Microtoroid cavity QED with fiber overcoupling and strong atom-field coupling: a single-atom quantum switch for coherent light fields
我们提出了一个方案，单原子，量子控制的传播方向的相干场入射，通过锥形光纤，在微环形回音壁模式（WGM）谐振腔。该方案涉及光纤锥到谐振腔的过耦合和原子到WGM的倏逝场的强耦合，即，原子场耦合超过总WGM线宽。与以前的，相关的计划，在坏腔制度，所提出的计划可以有效地与更强的入射场，同时也保持其相干性。它还可以用来制备原子的纠缠态和沿光纤在相反方向上传播的相干光脉冲。我们评估的保真度，考虑到吸收和原子自发发射，这样的状态的准备，并证明，高结晶度应该是可能的与现实的参数。
2014-11-21 quant-ph
Driven-Dissipative Quantum Dynamics in Ultra Long-lived Dipoles in an Optical Cavity
研究了受驱动腔中二能级原子多体阵列在集体衰变和腔场相互作用下的量子动力学。我们工作在坏腔极限可访问，例如，使用长寿命的碱土原子的电子钟状态，其中裸原子线宽远小于腔线宽。在没有相互作用的情况下，我们的系统减少到以前研究的集体荧光模型。我们表明，虽然相互作用不定性地改变稳态特性，它们导致的动力学性质的急剧变化。我们发现，对于驱动强度的某个区间，系统表现出两种非常不同类型的瞬态行为，这取决于系统的初始状态。特别是，有一个参数制度，其中系统的特点振荡动力学的振荡周期变得比整体瞬态动力学的持续时间短得多，因为原子数的增加。我们使用平均场和量子系统的精确数值计算来研究动力学。
2018-12-06 quant-ph
The effect of dipole-dipole interaction on tripartite entanglement in different cavities
研究了偶极-偶极相互作用、初始相对相位以及与腔场的耦合强度对三个二能级原子在好腔区和坏腔区的动力学行为的影响。研究发现，强偶极-偶极相互作用的存在不仅可以避免纠缠的突然死亡，而且可以长时间保持纠缠。初始状态相位的选择对腔的工作状态至关重要。在特定条件下，通过强偶极-偶极相互作用，纠缠可以及时冻结到其初始值。这种三重纠缠的特性可能有助于工程多粒子纠缠，以实现量子技术的实际实现。
2017-01-19 quant-ph
Phase diagram for injection locking a superradiant laser
我们从实验和理论上研究了超辐射或坏腔激光器对外加相干驱动的响应。我们观察到两种形式的同步（注入锁定）之间的超辐射合奏和应用驱动器：一个吸引力和排斥的性质。我们解释的排斥区域所产生的更高的三维描述的原子自旋状态，存储在超辐射激光的激光相干性，而不是一个传统的良好的腔激光器中的电场的两个参数的描述。我们推导出预测行为的相图，并通过实验测量系统在不同轨迹上的响应。
2014-06-19 nlin.AO physics.atom-ph quant-ph
Superradiant Cooling, Trapping, and Lasing of Dipole-Interacting Clock Atoms
一个冷原子气体与反转的人口过渡耦合到一个光谐振腔的场模式构成了激光器的一般模型。对于准连续操作，需要对原子进行外部泵浦、捕获和冷却以限制它们，从而在谐振器内实现足够的增益。由于倒置原子是蓝色失谐光场中的高场搜索器，因此将腔模式调谐到原子增益跃迁的蓝色侧允许将激光发射与受激腔冷却和原子在激光场的波腹处的偶极捕获相结合。我们研究这样的配置使用半经典描述沿腔轴的粒子运动。在早期工作的延伸，我们包括自由空间原子和腔衰减以及原子偶极偶极相互作用和它们相应的力。我们表明，对于一个适当的参数选择，即使在坏腔的限制，原子可以创建一个足够强的字段内的谐振腔，使他们被捕获和冷却通过超辐射激光作用与平均不到一个光子内的腔。
2019-12-09 quant-ph
Dynamical phase transitions to optomechanical superradiance
本文从理论上分析了玻色原子在坏腔中的超冷气体的超辐射发射。原子的亚稳态偶极跃迁耦合到腔场并被非相干泵浦，腔-原子相互作用的力学效应使周期性腔势中的原子有序化。通过平均场模型，我们确定了腔参数和抽运率的条件，导致建立一个稳定的宏观偶极子发射相干光。我们表明，这种情况发生时，超辐射衰减率和泵浦速率超过阈值的光子反冲能量的顺序。在这些阈值以上，超辐射发射伴随着稳定的物质波光栅的形成，这些光栅对发射的光子进行反射。相反，在该区域之外，光机械耦合可以引起失相或混沌，对于所述失相或混沌，所发射的光分别是不相干的或混沌的。这些行为表现出动态相变的特征，并出现在全局光机械相互作用，量子涨落和噪声之间的相互作用。
2019-06-04 quant-ph
