Dissipative phase transitions in optomechanical systems
本文证明光机械量子系统在小非线性相互作用和强驱动极限下可发生耗散相变，并揭示其丰富的相图及临界点，为理解耗散相变和超强耦合物理提供了重要平台。
2022-08-25 quant-ph
Collective Radiance Effects in the Ultrastrong Coupling Regime
我们研究了量子比特在超强耦合区的集体辐射特性，其中辐射见证是基于谐振子-量子比特修饰基定义的。当系统的缀饰态被共振驱动时，表现出超强的超辐射效应。有趣的是，我们发现，除了共振子-量子比特的耦合强度，宇称对称性破缺诱导的级联跃迁可以显着提高量子比特的集体辐射，这使得我们能够通过调节系统的宇称对称性与外部磁场之间的亚辐射，超辐射，超辐射之间的转变进行操纵。这一工作将集体辐射理论推广到了超强耦合区，并为新型激光器件的工程设计提供了潜在的应用。
2019-01-14 quant-ph
Photon-Dressed Bloch-Siegert Shift in an Ultrastrongly Coupled Circuit Quantum Electrodynamical System
强耦合区之外的腔量子电动力学（QED）系统有望表现出有趣的量子现象。在这里，我们报告了一个直接测量的光子修饰量子比特跃迁频率高达四个光子利用相同类型的状态转换在一个超强耦合电路QED系统实现电感耦合超导通量量子比特共面波导谐振器。这证明了在超强耦合量子系统中对光子修饰的Bloch-Siegert位移的令人信服的观察。此外，我们的结果表明，光子修饰的布洛赫-西格特位移变得更加明显的光子数的增加，这是量子拉比模型的一个特点。
2020-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Ultrastrong parametric coupling between a superconducting cavity and a mechanical resonator
我们提出了一种新的光机械装置，其中的微机械膜的运动耦合到一个三维超导腔的微波谐振。通过这种结构，我们实现了超强的参数耦合，其中耦合率不仅超过了系统中的耗散率，而且还可以与机械频率本身相媲美。在这种情况下，光机械相互作用引起的频率分裂之间的杂交正常模式，达到88%的裸机械频率，由基本参数不稳定性的限制。这种耦合也超过了机械热退相干速率，使超快量子态转移和纠缠产生的新应用成为可能。
2019-06-26 quant-ph
Dissipation and Thermal Noise in Hybrid Quantum Systems in the Ultrastrong Coupling Regime
在考虑混合量子系统中各组成部分与环境的耦合时，往往忽略了这些组成部分之间的相互作用。然而，如果相互作用强度很大，这种近似导致非物理的预测，如腔QED和光学机械系统中的超强耦合制度。为了处理这些情况下，主方程与耗散保持这些组件之间的相互作用已导出的量子拉比模型和标准的光机哈密顿量。在这篇文章中，我们超越了这些以前的推导，并提出了一个通用的主方程方法与热库相互作用的任意混合量子系统。具体来说，我们的方法可以应用于描述的动态开放的混合系统的谐波，准谐波，和非谐波过渡。我们应用这种方法研究了温度对电路QED中多光子真空拉比振荡的影响。我们还分析了温度对光机械系统中机械能到光子对的转换的影响，这是最近描述的零温度。我们将我们的结果与以前的方法进行比较，发现这些方法有时会高估退相干率，低估激发态人口。
2018-11-21 quant-ph
Quantum coherence in ultrastrong optomechanics
光机械系统中的超强光-物质相互作用会导致光子阻塞等非线性光学效应。在这种系统中的系统浴耦合在观察这些效果中起着至关重要的作用。本文利用缀饰态主方程方法研究了光机系统的量子相干性。我们的主方程包括光子数相关的条款，诱导在这个系统中的退相。利用缀饰态主方程研究了腔退相、二阶光子关联和两腔纠缠。
2015-01-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Instabilities near ultrastrong coupling in microwave optomechanical cavity
本文在超导腔-机电器件中实现接近超强耦合的机械极化激元分裂，系统观测并建模了随泵浦参数变化的丰富不稳定动力学及混沌行为。
2023-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Floquet Quasienergy-Resolved Dissipation, Dynamics, and Spectroscopy in Ultrastrong Cavity-QED
Queen’s University（女王大学）；RIKEN（理化学研究所）；The University of Michigan（密歇根大学）
针对超强耦合腔QED中的强周期驱动，提出非世俗Floquet广义主方程框架，揭示耗散由准能量而非未驱动共振决定，实现光谱预测与量子态调控。
2026-07-01 quant-ph
Comparison of the standard and dressed-picture master equations for the quantum Rabi model in the ultrastrong coupling regime
Institute of Physics, University of Brasília（巴西利亚大学物理研究所）；International Center of Physics, Institute of Physics, University of Brasília（巴西利亚大学物理研究所国际物理中心）
本文比较了量子拉比模型在超强耦合 regime 中的标准与 dressed-picture 主方程，通过数值求解不同初始场态下的动力学，并探讨了外部时间依赖调制对光子生成和多光子拉比振荡的影响。
2026-07-22 quant-ph
Ultrastrongly dissipative quantum Rabi model
我们讨论了存在超出标准微扰处理损失的耗散的腔QED的平衡和非平衡动力学。利用动力学极化子\emph{ansatz}和矩阵乘积态模拟方法，讨论了光-物质$g$ -耦合和体系-浴相互作用都处于超强耦合区的情况.我们提供了一个关键的$g$拉比振荡的发病。此外，我们还通过腔和耗散证明了量子比特是\emph{dressed}。这样的着装支配着动力学，因此，它可以被测量。最后，我们勾勒出电路QED技术内的实现我们的理论思想。
2018-06-05 quant-ph
Phonon Pumping by Modulating the Ultrastrong Vacuum
提出一种在超强耦合三部分系统中通过调制量子比特频率利用基态虚光子泵浦真实声子的协议，并设计了可实验观测的混合超导-光机装置。
2024-06-10 quant-ph
Vacuum Rabi oscillation induced by virtual photons in the ultrastrong coupling regime
我们提出了一个相互作用方案，展示了一个真空场修饰的二能级原子携带的虚光子在超强耦合制度的动力学后果。我们表明，在外部驱动场的帮助下，虚光子提供了一个过渡矩阵元素，使原子能够相干地和可逆地演化到一个辅助水平，伴随着一个真正的光子的发射。该过程对应于一种真空拉比振荡，我们证明了有效真空拉比频率正比于基态中单个虚光子的振幅。因此，该相互作用方案可以作为一个探测的基态结构在超强耦合制度。
2013-01-02 quant-ph
Waveguide quantum optomechanics: parity-time phase transitions in ultrastrong coupling regime
我们发展了一个严格的理论框架，在波导量子电动力学（QED）的量子比特的机械振荡驱动的相互作用引起的现象。具体来说，我们预测，最简单的设置两个量子比特，谐波捕获在光波导，使量子光机械相互作用的超强耦合制度。此外，系统的固有开放性质和强光机耦合的组合导致出现宇称-时间（\PT）对称性，这对于没有人工设计增益和损耗的纯量子系统来说是非常意外的。$\mathcal{PT}$的相变驱动长寿命的亚辐射态，可观察到的国家的最先进的波导QED设置。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Thermal emission in the ultrastrong coupling regime
研究了腔量子电动力学系统在原子-腔耦合率与腔共振频率相当的超强耦合区的热辐射。在这种情况下，光电探测和耗散的标准描述失败了。根据Ridolfo等人最近提出的方法，[arXiv：1206.0944]，我们能够计算具有任意强度的轻物质相互作用的系统的发射，通过在腔-发射器修饰基中表达电场算子。在这里，我们提出了热光致发光光谱，计算给定的温度和不同的耦合，特别是可用的电路QED参数。
2012-10-08 quant-ph
Photon Blockade in the Ultrastrong Coupling Regime
我们探讨光子符合计数统计在超强耦合制度，原子-腔耦合率变得可比的腔共振频率。在这种情况下，通常的正常顺序关联函数不能描述输出光子统计。通过在腔-发射体修饰基中表达电场算符，我们能够提出适用于任意程度光-物质相互作用的关联函数。我们的研究结果表明，标准的光子封锁方案是显着修改的超强耦合。我们观察参数过程，即使是两个级别的发射器和时间振荡的强度关联函数在一个频率的超强光子发射耦合。这些效应可以追溯到存在的双光子级联衰变引起的反旋转相互作用项。
2012-10-08 quant-ph
Dressed-State Optomechanics in the Few-Photon Regime
Ulm University（乌尔姆大学）；Institute for Complex Quantum Systems and IQST, Ulm University（乌尔姆大学复杂量子系统与IQST研究所）；German Aerospace Center (DLR), Institute of Quantum Technologies（德国航空航天中心（DLR）量子技术研究所）
本文提出了一种在少光子 regime 中通过调节 dressed-state 曼陀网实现光机械学冷却的新型方法，利用 Josephson 光子学架构实现对机械模式的量子操控。
2026-03-11 quant-ph
Ultranarrow spectral line of the radiation in double qubit-cavity ultrastrong coupling system
超强耦合系统在量子模拟和量子计算中具有重要的研究意义。本文研究了两个量子比特与单模腔超强耦合的电路QED系统的超箭谱。在超超临界区，JC模型崩溃，量子拉比哈密顿量中的反旋转项导致能谱中的能级反交叉。在避免能级交叉点处选择一个单光子驱动场，可以得到一个等效的四能级修饰态模型，其中两个中间态的耗散只与量子比特的衰变有关。由于这两个亚稳态的电子搁置，腔发射光谱中出现了一个窄峰。此外，我们还发现光谱窄化的物理根源是真空诱导的两条跃迁路径之间的量子干涉。并且这种干涉效应将密度矩阵的缓慢衰减的非相干分量耦合到边带的方程中。这一结果为研究超超临界系统中的量子干涉效应提供了可能。
2021-07-13 quant-ph
Real-time emission spectrum of a hybrid atom-optomechanical cavity
从理论上研究了耦合到光机械腔中的二能级原子的实时发射光谱。利用量子轨道方法，我们得到了这个混合系统中的单光子含时光谱，其中研究了强原子-腔耦合和强光机相互作用的影响。我们发现修饰态图像可以通过预测精确的峰位置以及相对峰高来解释光谱。在我们的分析中，我们还考虑了机械损耗（在弱机械阻尼极限下）和通过二能级发射体的自发发射引起的单光子损耗的影响。
2015-04-02 quant-ph
Quantum mechanical study of a generic quadratically coupled optomechanical system
涉及光学腔和机械振荡器的典型光学机械系统依赖于随振荡器位移线性变化的耦合。然而，最近的耦合变化，而不是作为机械位移的平方已经实现，提出了新的可能性，非爆破测量和机械挤压。在这篇文章中，我们提出了一个通用的二次耦合光机哈密顿量的量子力学研究。首先，在忽略耗散的情况下，我们给出了缀饰态、谱、声子统计和纠缠的解析结果。随后，占耗散，我们提供了一个数值处理使用主方程的方法。我们希望我们的研究结果将用于光力学光谱学，状态转移，波函数工程和纠缠产生。
2013-04-22 quant-ph
Coupling Enhancement and Symmetrization in Dissipative Optomechanical Systems
The University of Tokyo（东京大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Northeast Normal University（东北师范大学）
本研究通过双激光驱动和增强交叉凯尔非线性，实现了光学机械系统中强耦合与对称化，拓展到超强耦合 regime，探索少光子效应。
2026-02-26 quant-ph
Nonlinear interaction effects in a three-mode cavity optomechanical system
研究了具有两个机械振子的三模腔光机系统中非线性相互作用的共振增强。通过使用Keldysh格林函数技术，我们发现，非线性效应的腔态密度可以大大增强的共振散射的两个声子极化激元，由于其小的有效耗散。在大失谐极限下，考虑到可实现的缀饰耦合的上界，得到了探测非线性效应的最佳点，表明这种三模系统在相对较小的$g/κ$值下也能表现出显著的非线性特性.
2020-04-03 quant-ph
Cutting Feynman Loops in Ultrastrong Cavity QED: Stimulated Emission and Reabsorption of Virtual Particles Dressing a Physical Excitation
在量子场论中，裸露的粒子被一团虚粒子装扮成物理粒子。虚粒子影响物理粒子的质量和电荷等性质，只有这些修改后的性质才能在实验中测量，而不是裸粒子的性质。虚粒子的影响在腔量子电动力学（QED）的超强耦合机制中是突出的，这是最近在几个凝聚态系统中实现的。在某些系统中，类原子跃迁和腔光子之间的有效相互作用可以通过外部控制脉冲来打开或关闭。这为探索量子真空涨落以及物理和裸粒子之间的关系提供了前所未有的可能性。在这里，我们表明，通过施加适当的振幅和频率的外部电磁脉冲，每个虚光子敷料的物理激发腔QED系统可以转换成一个物理可观察的光子，并再次回来。通过这种方式，裸激励和物理激励之间的隐藏关系变得可以通过实验来检验。虚光子和物理光子之间的转换可以用费曼图和切环清晰地描绘出来。
2016-03-16 quant-ph
Output Field-Quadrature Measurements and Squeezing in Ultrastrong Cavity-QED
研究了从耦合到任意相互作用强度的一般量子系统的谐振腔中逃逸的电磁磁场的输出正交分量的压缩。本文提出的输出压缩的广义理论分析适用于腔量子电动力学的所有相互作用区域：从弱到强、超强和深耦合区域。对于耦合率与腔谐振频率相当或大于腔谐振频率的耦合率，光学腔的标准输入-输出理论不能计算正确的输出场求积，并且预测了不可忽略的输出压缩量，即使系统处于其基态。本文证明了对于任意相互作用和腔嵌入量子系统，当系统处于基态时，在输出场求积中不存在压缩。我们还应用所提出的理论方法研究了：（i）嵌入相干激发腔中的人工二能级原子;（ii）级联型三能级系统与腔场模相互作用产生的输出压缩。在后一种情况下，输出压缩来自原子-腔修饰态的虚光子。这项工作扩展了预测和分析连续变量光学量子态层析成像的可能性时，光学谐振腔与其他量子系统的相互作用非常强烈。
2015-09-30 quant-ph
Enhancement of the optomechanical coupling and Kerr nonlinearity using the Josephson Capacitance of Cooper-pair box
我们提出了一个方案，用于增强微波和机械谐振器之间的光机械耦合高达7个数量级的电路光机械设置中的超强耦合极限。这里考虑的三方系统由一个约瑟夫森结库珀对盒，介导的微波腔和机械谐振器之间的耦合。光机械耦合可以通过调节库珀对盒的栅极电荷和磁通量偏置来修改，这又影响库珀对盒的约瑟夫森电容。我们还表明，与适当的选择的调谐参数，光机耦合消失，系统表现出纯粹的交叉克尔型腔和机械谐振器之间的非线性。这允许系统用于声子计数。
2020-12-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Relaxation breakdown and resonant tunneling in ultrastrong-coupling cavity QED
本文研究了非对称偶极子与单腔模超强耦合的开放弛豫动力学，发现超强耦合抑制系统弛豫，但极化多光子共振可通过腔介导的共振隧穿恢复快速弛豫，并给出了基于Rabi模型对角化的解析描述。
2023-10-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simultaneous blockade of a photon phonon, and magnon induced by a two-level atom
微波光-磁混合系统由于具有超强的微波光子-磁振子耦合以及磁振子和声子的长寿命，近年来成为相干信息处理的一个很有前途的候选者。作为一种量子信息处理器件，单激发的实现对于杂化系统具有特殊的意义。本文将单个二能级原子引入光-磁系统，证明了非常规的相消干涉阻塞不能同时阻塞光子和磁振子。同时，在单激发共振条件下，即使在弱光力学区也可以同时实现光子、声子和磁振子的阻断，但声子阻断仍需要低温条件。
2020-09-21 quant-ph
Vibration induced transparency: Simulating an optomechanical system via the cavity QED setup with a movable atom
我们利用腔QED方案模拟了一个光机械系统，并研究了它在微小质量传感中的应用。我们发现，该系统的稳态解具有多重稳定性行为，这是类似于在光机系统。我们用有效哈密顿量中的光机相互作用项解释了这一现象。由于原子的振动程度与腔内光模的有效耦合形成了修饰态，我们在输出光场中观察到了一个狭窄的透明窗口。我们利用这种振动引起的透明现象来执行微小质量传感。我们希望我们的研究能拓宽腔QED系统在量子技术中的应用。
2022-09-19 quant-ph
Tunable photon blockade in a hybrid system consisting of an optomechanical device coupled to a two-level system
本文研究了光机械谐振腔与二能级系统（TLS）耦合的腔中的光子阻塞和反聚束现象。特别是，我们分析了耦合强度（机械模式），跃迁频率和TLS的光子封锁的衰减率的影响。由于TLS通过与机械谐振器形成的修饰态改变了光机系统的能级结构，因此腔场的统计特性受到TLS的影响。我们发现，TLS的跃迁频率和TLS与机械谐振器之间的耦合强度可以显着改变光子阻塞和隧穿。因此，我们的研究提供了一种方法来调整光子封锁和隧道使用可控TLS。
2015-09-05 quant-ph
Scattering in the ultrastrong regime: nonlinear optics with one photon
数值研究了与一维光子波导超强耦合的二能级系统对飞行光子的散射。光子介质被建模为一个阵列的耦合腔和整个系统进行了分析，超越了旋转波近似使用矩阵乘积状态。结果发现，散射的强烈影响的单光子和多光子穿着的束缚态存在于系统中。在超强耦合机制中，出现了一个新的非弹性散射通道，入射光子将能量沉积到量子位中，激发光子束缚态，并以较低的频率逃逸。这种单光子非线性频率转换过程的效率可达50%。由反转项引起的散射的其他显著特征是反射共振的蓝移和由于长寿命的激发态引起的Fano共振
2014-06-22 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Thermodynamic consistency of the optomechanical master equation
我们调查的热力学一致性的主方程描述的热输运通过一个光学机械系统连接到两个热浴，一个光学和一个机械。我们采用三种不同的主方程来描述这种情况：（i）光学力学中使用的标准主方程，其中每个浴槽仅作用于它物理连接的谐振器;（ii）所谓的修饰状态主方程，其中机械浴槽作用于全局系统;和（iii）我们称之为全局主方程，其中两个浴被非局部地处理并且影响光学和机械子系统。我们的主要贡献是证明，在某些条件下，包括当光机耦合强度是弱的，热力学第二定律是违反了这些图片的前两个。因此，为了对光学机械系统进行一致的描述，必须对浴槽对系统的影响进行全局描述。
2018-06-21 quant-ph
Ultrastrong coupling probed by Coherent Population Transfer
光-物质相互作用以及对背后基本物理学的理解是新兴量子技术的场景。固态器件允许探索新的制度，其中超强耦合（USC）强度与子系统能量相当，并且发生量子相变和基态纠缠等新的奇异现象。虽然实验到目前为止只提供了光谱证据的USC，我们提出了一个新的动力学协议，用于检测虚拟光子对的装扮本征态。这是违反激发数守恒的指纹，它预示着对称性被USC打破。我们表明，在基于磁通的超导体系结构中，这种光子产生通道可以通过受激拉曼绝热通道（STIRAP）相干放大。这提供了一个独特的工具，一个明确的动态检测USC在当今的硬件。鉴于量子信息和微波量子光子学的应用，实现该协议将为USC架构的动态控制提供基准。
2019-03-27 cond-mat.supr-con quant-ph
Decoherence control of a single-photon optomechanical system in phase-sensitive reservoirs
Department of Physics, School of Applied Sciences, University of Science and Technology, District Ri Bhoi, 793101, Meghalaya, India（大学科技学院）
研究强耦合下单光子光机械系统的退相干控制，采用缀饰态主方程，探讨压缩真空和热库对腔光子福克态退相干的影响，发现可通过调整库参数有效控制退相干，为量子退相干控制提供见解。
2026-07-21 physics.optics 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
Flux-mediated optomechanics with a transmon qubit in the single-photon ultrastrong-coupling regime
我们提出了一个利用超导量子比特在量子水平上控制射频机械谐振器的方案。电路的机械部分由一个悬浮的微米长的梁组成，该梁嵌入超导量子干涉器件（SQUID）的回路中，并与transmon量子比特并联连接。使用现实的参数，从最近的实验与类似的设备，我们表明，这种配置可以使可调的光机械相互作用的单光子超强耦合制度，其中的辐射压力耦合强度大于transmon衰减率和机械频率。我们调查的动力学驱动系统的耦合强度的范围内，并找到一个最佳的制度，基态冷却，与以前的理论研究考虑线性腔。此外，我们数值演示了一个协议，用于产生混合离散和连续变量纠缠以及力学薛定谔猫态，我们的研究结果表明，在单量子点上使用超导量子比特控制大质量物体的机械运动是可能的。光子水平，并且可以实现混合量子技术中的应用以及量子力学的基本测试。
2020-06-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observing Time-Dependent Energy Level Renormalisation in an Ultrastrongly Coupled Open System
本研究利用单个被困 25Mg+ 离子实验探测了超强耦合开放量子系统的能级，发现高达裸频率 15% 的随时间变化的能级偏移，证实了记忆效应在动态能级重整化中的关键作用。
2024-08-28 quant-ph
Generalized rotating-wave approximation for the quantum Rabi model with optomechanical interaction
研究了腔场模与端面镜振动模通过辐射压相互作用以及腔场模与二能级原子通过电偶极相互作用的混合腔光机系统的能量谱和本征态。基于量子拉比模型超越行波近似（RWA）的近似思想，我们实现了所谓的广义RWA（GRWA）来对角化任意大耦合的三重哈密顿量.值得注意的是，GRWA方法仍然允许以二分形式重写混合哈密顿量，就像拉比模型一样，通过重新参数化的耦合强度和拉比频率将修饰的原子场态（极化激元）耦合到机械模式。我们发现了一个更准确的能谱的原子-光子和光子-声子耦合的值范围很广，相比RWA的结果。计算了数值本征态与近似本征态之间的保真度。本征态的极化激元-声子纠缠度随着原子-光子耦合的变化呈现非单调的变化，与RWA处理中的特征单调增加相反。
2023-03-28 quant-ph
Vacuum-dressed cavity magnetotransport of a 2D electron gas
我们提出了一个理论预测如何修改的二维电子气的线性磁输运的无源电磁谐振腔中没有真正的光子注入，也没有创建。对于面内线极化的腔光子模，二维电子气的直流体磁阻率是各向异性的。在朗道能级的高填充因子的区域中，Shubnikov-de Haas振荡的包络被深刻地修改，并且电阻率可以根据系统参数而增加或减小。在低磁场的限制下，在超强光-物质耦合区，沿腔模极化方向的电阻率增强。我们的工作表明，在控制腔嵌入系统的直流电荷输运特性的虚拟极化激元激发的关键作用。
2018-10-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Decoupling ultrastrong Rabi splitting from quantum vacuum dressing in a chiral cavity
College of Physical Sciences and Engineering, University Mohammed VI Polytechnic（物理科学与工程学院，穆罕默德六世polytechnic大学）；Institut für Theoretische Physik, Universität Tübingen（理论物理研究所，蒂宾根大学）；Jülich Supercomputing Centre, Forschungszentrum Jülich（于利希超级计算中心，于利希研究中心）；Department of Chemistry, Princeton University（化学系，普林斯顿大学）
该研究通过螺旋度实现超强拉比分裂与量子真空修饰的解耦，利用手性腔与回旋共振的耦合，揭示两种耦合 regime 的差异，为调控腔量子材料的极化激元与量子关联提供新途径。
2026-10-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Breakdown signatures of the phenomenological Lindblad master equation in the strong optomechanical coupling regime
主方程的Lindblad形式已被证明是描述与感兴趣的量子系统相互作用的环境的影响的最方便的方法之一。对于单一系统，表征这些相互作用的跳跃算子通常具有简单的形式和清晰的解释。然而，对于耦合系统，这些运营商采取显着不同的形式和完整的动态不能描述的跳跃运营商只对个别子系统。在这项工作中，我们研究了一个共同的唯象模型的主方程和更严格的缀饰状态的光学机械系统的主方程之间的差异。我们提供了一种分析方法来获得这两种模型的系统的吸收谱，并显示坏腔和超强耦合极限的唯象模型的击穿。我们提出了一个仔细的讨论，在这两个模型中的光学腔的间接退相及其作用的差异，其预测的吸收光谱。我们的工作提供了一个简单的实验测试，以确定是否可以使用更简单的唯象模型来描述系统，是朝着更好地理解子系统之间的耦合作用的开放量子系统动力学的一步。
2020-07-06 quant-ph
Dissipation across the ultrastrong-coupling regime of nanomechanical quantum Rabi systems
Université de Bordeaux, CNRS, LOMA, UMR 5798（波尔多大学、法国国家科学研究中心、LOMA实验室）
本文针对纳米机械量子拉比系统超强耦合区的耗散问题，提出基于慢变浴谱近似的玻恩-马尔可夫框架，建立了从弱非谐到强非谐区的耗散统一描述，给出了声子阻塞演化等实验相关预测。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomechanical analog of two-color electromagnetically-induced transparency: Photon transmission through an optomechanical device with a two-level system
当施加强驱动场时，一些光机系统可以对探测场透明。这些系统可以提供电磁感应透明（EIT）的光机械模拟。我们研究了探测光场通过由腔和机械谐振器组成的混合光机械系统的传输，该系统具有二能级系统（量子比特）。量子比特可能是机械谐振器内部的固有缺陷，超导人造原子或另一个两能级系统。机械谐振器通过辐射压力耦合到腔场，并通过Jaynes-Cummings相互作用耦合到量子位。我们发现，缀饰二能级系统和机械声子可以形成两组三能级系统。因此，在所讨论的系统中存在两个透明窗口。我们将这种效应解释为双色EIT（或双EIT）的光学机械模拟。我们演示了如何通过改变量子位的跃迁频率在一个和两个EIT窗口之间切换。结果表明，系统的吸收和色散主要受量子位-声子耦合强度和量子位跃迁频率的影响。
2014-08-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fate of photon blockade in the deep strong coupling regime
我们研究了驱动耗散Rabi模型在所谓的超强和深强耦合区中的光子发射特性，在这种耦合区中，原子-腔耦合率$g$变得与腔频率$ω_c$相当或更大.通过数值求解缀饰态基下的主方程，我们计算了在较宽耦合率范围内的稳态输出场关联函数。我们发现，随着原子-腔耦合强度的增加，系统的光子统计经历了多次跃迁。特别是，第一个尖锐的反聚束到聚束过渡，发生在$g\sim0.45ω_c$，导致由于反向旋转条款的光子封锁的崩溃，被证明是在能谱中的奇偶移位的后果。随后复苏的光子封锁和出现的准相干统计，甚至更大的耦合率，是由于在能量谱和之间的过渡率的非线性之间的相互作用的装扮状态。
2016-07-18 quant-ph
Cavity Optomechanics with Photonic Bound States in the Continuum
我们提出了一个通用的，自由空间腔光力学平台，由两个光子晶体膜，其中之一是自由悬挂，并设计形成一个微腔小于一个波长长。该腔的特征在于连续介质中的一系列光子束缚态，其原则上永远捕获光，并且可以有利地与倏逝波耦合一起使用，用于通过调谐光子晶体图案化和腔长度来实现各种类型的光机械耦合，诸如色散或耗散类型的线性或二次耦合。至关重要的是，该平台允许在超强单光子耦合机制中超过1的量子协同性，超过了传统的基于法布里-珀罗的腔光机器件在非分辨边带机制中的性能。这个概念新颖的平台允许探索新的制度的光机械相互作用，特别是在脉冲和单光子光机械的框架。
2020-07-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Compact cavity-dressed Hamiltonian framework at arbitrarily strong light-matter coupling
University of Toronto（多伦多大学）
提出一种非微扰的哈密顿量映射方法，通过纠缠变换和截断构造紧凑的腔修饰哈密顿量，准确描述强耦合光-物质系统，并在量子拉比模型和Dicke-Heisenberg晶格模型中验证其高效性和物理洞察力。
2026-06-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nonlinear quantum optomechanics in a Fano-mirror microcavity system
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
研究Fano-镜光声学系统在量子非线性 regime 中的特性，通过相干和耗散耦合形成有效光学模式，实现单光子强耦合和边带分辨 regime ，并预测量子签名如光子阻塞和机械猫态生成。
2026-05-11 quant-ph
Optomechanical strong coupling between a single cavity photon and a single atom
耦合到腔中的单原子由于质量小且与光的强相互作用，为量子光机器件提供了独特的机会。光力学中一个特别有趣的机制是“单光子强耦合”，其中零点不确定性量级的运动位移足以使腔共振频率移动超过其线宽。然而，在许多腔QED平台中，由于腔线宽较大，这是不可行的。在这里，我们提出了一种替代路线，在这样的系统，而不是依赖于原子运动的耦合到更窄的腔装饰原子共振频率。我们讨论并优化了原子-腔系统中单光子的散射特性与原子运动波函数高度纠缠的条件。我们还分析了这种光机械强耦合，其中包括每光子运动加热，是显着大于单光子反冲能量，以及机械诱导的振荡时间的二阶关联函数的发射光的突出的可观察到的功能。这种物理学在当前的实验装置中应该是可实现的，例如被困原子耦合到光子晶体腔，并且更广泛地打开了实现超越迄今为止在光学机械系统中观察到的性质不同的现象的大门。
2021-08-07 physics.atom-ph quant-ph
Chirality routing non-polaritonic vacuum correlations in Landau polaritons
College of Physical Sciences and Engineering, University Mohammed VI Polytechnic（物理科学与工程学院，穆罕默德六世polytechnic大学）；Jülich Supercomputing Centre, Institute for Advanced Simulation, Forschungszentrum Jülich（于利希超级计算中心，高级模拟研究所，于利希研究中心）；Institut für Theoretische Physik, Universität Tübingen（理论物理研究所，蒂宾根大学）；Department of Chemistry, Princeton University（化学系，普林斯顿大学）
利用量子信息方法，研究多模Hopfield模型中手性电荷如何将主导的反常关联、压缩和腔-物质纠缠路由到相反极化，并预测了手性路由的真空电场涨落极化各向异性特征。
2026-06-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum state purity versus average phonon number for characterization of mechanical oscillators in cavity optomechanics
高斯态中的量子振子通常由平均占据数表征，平均占据数指的是非相互作用振子哈密顿量的本征态的基础。我们认为，量子态纯度是这种态的一个更合适的特征，它可以应用于任何维数的振子。对于一维振荡器，状态纯度与相对于其中振荡器的量子态是热的数态基定义的热占据数直接相关。因此，它自然地引入了一个更通用的平均占用数的定义。我们特别研究了一维和二维机械振荡器的光机械边带冷却，并推导出在量子反作用极限下可实现的最大机械态纯度的精确解析表达式。在一维振荡器的情况下，我们表明，与纯度相关的热占据数可以很好地近似的平均声子数在弱耦合制度，但这两个不同的制度的超强光机械耦合或在振荡器的共振频率是强烈重整化的情况下。
2023-01-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Flying atom back-reaction and mechanically generated photons from vacuum
研究了在强耦合条件下，光与物质相互作用时，二能级原子在光子腔中的动力学行为。我们采用了一个封闭的全量子描述，考虑到量子化的原子质心运动，除了其内部的自由度和量子化的光子腔场。我们发现，多个定性不同的动力学制度是可以实现的，根据两个关键的品质因数：动能和裸激发能之间的比率，以及这些裸能量与原子飞行通过腔的时间的乘积。根据这些品质因数的值，原子可以被\emph{dressed}真空反射，或者可以将其部分动能转换为可能发射出腔的真实激发。在第一种情况下，原子经历了一个\emph{quantum regenerative braking}机制，基于能量临时存储到虚拟激发。
2022-09-21 quant-ph
Conversion of Mechanical Noise into Correlated Photon Pairs: Dynamical Casimir effect from an incoherent mechanical drive
我们证明了在非相干机械泵浦下，光机系统中的动态Casimir效应是可以实现的。我们采用完全量子力学方法的腔场和振荡镜。然后，使用最近开发的主方程方法在着装图片，包括零和有限温度的光子水库的动力学进行评估。这一分析表明，即使在机械位移的平均值为零时，也可以观察到动态Casimir效应。这为实验观察这种效应开辟了新的可能性。我们还计算了腔发射光谱在共振和色散制度，提供有用的信息的发射过程。
2019-03-20 quant-ph
Coherent Resonant Coupling between Atoms and a Mechanical Oscillator Mediated by Cavity-Vacuum Fluctuations
我们表明，一个原子可以耦合到一个机械振子通过量子真空涨落的腔场，使它们之间的能量转移过程。在一个由一个带有可移动反射镜的腔谐振器和一个原子组成的混合量子系统中，这些过程由两种对产生机制控制：反向旋转（原子-腔系统）和动态Casimir相互作用项（光机系统）。由于这两个对创建机制，共振原子镜耦合是高阶虚拟过程的结果，不同的过渡路径在我们的理论框架中得到很好的描述。我们对原子镜系统的哈密顿量进行了幺正变换，得到了两种原子对产生的多级跃迁。通过调节原子的频率，我们证明了在多模腔中可以实现光子频率转换。此外，当涉及耦合到相同机械模式的两个原子时，机械振荡器的单个振动激发可以同时被两个原子吸收。考虑到最近的进展，在强和超强耦合的腔光学机械和其他系统，我们相信我们的建议可以实现使用现有的技术。
2023-02-03 quant-ph
Frequency-resolved N-photon correlations in the ultra-strong coupling regime
School of Physics and Hubei Key Laboratory of Gravitation and Quantum Physics, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理学院与引力与量子物理湖北省重点实验室）；College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）
研究强耦合腔量子电动力学系统中频率分辨 N 光子相关性，揭示多光子抗聚束和聚束现象，展示对称性在光-物质相互作用中的作用。
2026-03-15 quant-ph
Mechanical squeezing via unstable dynamics in a microcavity
我们从理论上证明了在远红失谐和超强耦合区，线性光机系统中的强力学量子压缩可以通过动力学不稳定性迅速产生.我们表明，这种机制，利用不稳定的多模量子动力学，特别适合悬浮光学力学，我们认为它的可行性的情况下，悬浮纳米粒子耦合到微腔通过相干散射。我们预测，对于亚毫米大小的空腔的粒子运动，最初的热和远高于其基态，成为机械压缩几十分贝的微秒时间尺度上。我们的研究结果带来了光学微腔在未解决的边带制度作为强大的机械挤压悬浮纳米粒子，因此作为量子增强的惯性和力传感的关键工具。
2022-04-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Variational Polaron Theory for Ground States of Strongly Coupled Light-Matter and Electron-Phonon Systems
Graduate School of Engineering, Kyoto University（京都大学工学研究科）
提出基于态依赖极化子变换的非微扰变分基态框架，结合乘积态假设和二阶微扰修正，在弱、强及中间耦合区间均保持高精度，Dicke和Holstein模型能量误差低于0.5%。
2026-06-19 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
