Landau-Zener without a Qubit: Unveiling Multiphoton Interference, Synthetic Floquet Dimensions, and Dissipative Quantum Chaos
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文在非线性多能级玻色子系统中研究Landau-Zener-Stückelberg-Majorana干涉，通过两个超导谐振器实验展示弱非线性下的类两能级干涉、强非线性下的Kerr多光子共振，并理论证明LZSM峰合并可导致耗散量子混沌。
2026-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiphoton blockade by multi-tone drive
提出利用多音驱动在单模光学 Kerr 谐振器中依次共振激发低阶多光子态，从而在弱驱动条件下增强并实现双光子和三光子阻塞。
2025-06-15 physics.optics quant-ph
Multiphoton transitions in Josephson-junction qubits (Review Article)
两个基本的物理模型，一个二能级系统和一个谐振子，实现了在介观尺度上的耦合量子比特和谐振子。此外，现实系统还包括用于控制量子位能级与其粒子数之间的距离并读出谐振器状态的电子器件，以及不可避免的耗散环境。这种丰富的系统是有趣的介观尺度上的基本量子现象的研究，并作为一个有前途的系统，为未来的电子器件。我们提出了最近的结果驱动超导量子比特谐振器系统，其中的谐振器可以实现为LC电路或纳米机械谐振器。大多数结果可以用半经典理论来描述，其中量子比特被视为耦合到经典驱动场和经典谐振腔的量子二能级系统。应用这个理论可以描述单量子比特和双量子比特的许多现象，其中包括：平衡态和弱驱动谱，西西弗斯阻尼和放大，朗道-齐纳-施托克伯格干涉，直接和阶梯型多光子跃迁，以及激光的逆布居数的产生。
2012-05-03 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Multiphoton Jaynes-Cummings Model: Arbitrary Rotations in Fock Space and Quantum Filters
研究了多光子Jaynes-Cummings模型，探讨了它在量子信息科学中的应用。考虑到原子与光场的强耦合和$N$与光子的相互作用，非线性驱动光场可以在包含真空和$M$态的腔模的Fock空间中作任意旋转，其旋转量为$M<N$ .此外，用线性相干场（许多Fock态的叠加）驱动腔模，只能填充Fock子空间{ $|0\rangle,|1\rangle,..., |N-1\rangle$ }内的腔态，即，我们展示了如何实现一个福克态滤波器，或量子滤波器，它将给定的玻色子模式的动力学限制在有限的希尔伯特空间。这样的装置可以用作有限维量子光学状态的发生器，也可以用作量子光学强度限制器，允许作为特殊情况的单光子脉冲的确定性生成。另一方面，我们的系统还提供了一个非常丰富的物理在弱原子场耦合制度，多光子电磁诱导的类相干现象，诱导一个狭窄的（可控）反射率窗口的非线性探测场。这些结果对于量子信息处理中的应用是有用的，并且也激发了进一步的研究，例如，利用$N$ -光子Jaynes-Cummings系统作为具有谐波谱的量子阱，探索多光子量子干涉。
2019-03-28 quant-ph
Observable Scaling Hierarchies in Multiphoton Dissipative Quantum Sensing
Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter（马克斯·普朗克物质结构与动力学研究所）；University of Hamburg（汉堡大学）
该研究探究压缩驱动场的量子关联对耗散多光子量子传感标度定律的影响，发现独立与联合压缩场对应不同标度，正规序可观测量的有效非线性阶次会减少1，为基于结构化压缩光的量子传感协议提供设计原则。
2026-08-20 quant-ph
Microwave multiphoton conversion via coherently driven permanent dipole systems
研究了单模泄漏量子化腔场与共振驱动的永久偶极二能级系统耦合的多光子量子动力学。相互作用的子系统的频率被认为是非常不同的，例如，微波范围的腔和光学域的频率的两个级别的发射器，分别。以这种方式，发射器仅经由其对角偶极矩耦合到谐振器模式。此外，由二能级子系统的外部相干驱动产生的广义拉比频率也被假定为不同于谐振腔的频率或其倍数。因此，这种高度色散的相互作用制度是负责腔多光子量子动力学和光子转换从光学到微波范围内，分别。
2021-04-12 cond-mat.stat-mech quant-ph
Dissipation entanglement control of two coupled qubits via strong driving fields
本文提出解析理论，研究强驱动下两个耦合磁通超导量子比特的耗散稳定纠缠，并基于Floquet-Markov方程提出调节直流与交流场幅度以控制纠缠的方法。
2023-10-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Driving controlled entanglement in coupled flux qubits
研究了周期性外场对量子纠缠的操纵。作为一种纠缠度量，我们数值计算了两个磁通量子比特的并发电感耦合和/或电容耦合，都由直流+交流磁通量驱动。我们还发现了一个解析下界的并发，其中占主导地位的条款对应的并发在Floquet状态。我们表明，它是可能的，以受控的方式通过调整系统在或附近的多光子共振，以创建或破坏纠缠。我们发现，当汉密尔顿量的驱动项不与量子位-量子位相互作用项对易时，驱动场诱导的纠缠控制在参数空间中更加鲁棒。这意味着电容耦合的两个磁通量子比特更便于通过交流驱动磁通来控制纠缠。
2017-03-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiphoton excitations and inverse population in two-flux-qubit system
研究了人工固态四能级量子系统的光谱学。该系统由两个耦合的超导通量量子比特形成。当所施加的微波的多个驱动频率与任何两个能级之间的能量差相匹配时，诱导到上能级的跃迁。我们演示了两种类型的多光子跃迁：两个能级之间的直接跃迁和通过中间能级的梯型跃迁。对于后者的过渡，特别是，相对于地面的激发态的反转的人口实现。这些过程对于控制多级可伸缩量子系统的能级布居是有用的。
2009-12-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.atom-ph
Driven Multiphoton Qubit-Resonator Interactions
本文提出由量子比特驱动增强的多光子量子比特-谐振器相互作用理论，重点研究双光子条件下的量子比特条件压缩协议，展示其在态制备、受控压缩门、玻色相位估计和更快幺正合成中的应用，并给出基于transmon与非对称SQUID的电路QED实现方案。
2024-11-20 quant-ph
Emission spectrum of a qubit under its deep strong driving in the high-frequency dispersive regime
研究了在高频色散区，当驱动频率和强度显著超过量子比特跃迁频率时，量子比特在深强驱动下的发射光谱.得到了稳态一阶场关联函数和多光子发射光谱的解析表达式。光谱包括一系列窄的三角形状线，这些线源于相干过程和光子的非相干散射产生的洛伦兹峰。预测了发射谱线宽度对驱动强度的振荡依赖性。我们展示了这种依赖性的特征是如何由量子比特的退相和弛豫速率决定的。
2017-12-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controlling atomic spin-mixing via multiphoton transitions in a cavity
我们建议控制自旋混合动力学的旋量原子的气体中，通过两个非共振拉曼跃迁路径的组合，使一个共同的腔模和双色泵浦激光。通过改变泵浦激光器的参数，可以调节与自旋交换相互作用强度成正比的混合速率和有效原子二次塞曼位移（QZS）。淬火和驱动动力学的原子集体自旋被证明是可控的，在更快的时间尺度上比现有的实验的基础上固有的自旋交换碰撞相互作用。我们提出的结果打开了一个很有前途的途径，探索自旋混合物理的原子系综在目前的实验。
2022-04-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Tunable multiphoton bundles emission in a Kerr-type two-photon Jaynes-Cummings model
本文提出在单原子-腔系统中集成Kerr非线性的双光子Jaynes-Cummings模型，通过增强能谱非谐性实现双光子和三光子阻塞及其可调转换，为全光开关和晶体管等量子器件提供新途径。
2024-09-03 quant-ph
Adiabaticity parameters for the categorization of light-matter interaction -- from weak to strong driving
本文从理论和数值上研究了作为固态能带结构激发模型系统的二能级系统（TLS）中的光与物质相互作用。我们确定了五个明显不同的激发机制，用众所周知的绝热参数分类：（1）小驱动场强度的微扰多光子吸收机制，和四个光场驱动机制，其中带内运动连接不同的TLS：（2）脉冲Landau-Zener（LZ）区，（3）非脉冲LZ区，（4）绝热区和（5）绝热-脉冲区。这种分类对于理解任何TLS中高度复杂的激发动力学非常有帮助，特别是当驱动场强度变化时，并且自然地将拉比物理学与朗道-齐纳物理学联系起来。此外，我们发现一个有见地的解析表达式的光子顺序连接微扰多光子制度与光场驱动的制度。此外，在绝热脉冲制度，绝热运动和脉冲LZ跃迁是同样重要的，导致反转对称性破缺的TLS时，施加几个周期的激光脉冲。这种分类允许在从冷原子和分子到固体和量子位的各种设置中深入理解驱动TLS，并将有助于为给定目的找到最佳驱动参数。
2021-04-21 physics.optics quant-ph
Charge-Qubit-Resonator-Interface-Based Nonlinear Circuit QED
本文探讨了电荷量子比特与微波LC谐振腔感应耦合的非线性电路QED在光子工程和超强耦合多光子量子光学中的应用。简单地扫描栅压偏置就可以实现任意的Fock态脉冲脉塞，其中单个量子比特起着人工增益介质的作用。共振泵浦参量量子比特-谐振腔界面导致谐振腔场的压缩，这对量子限幅微波放大是有用的。此外，在自由驱动系统的稳态下，可以观察到向上和向下的多光子量子跃迁。
2018-09-18 quant-ph
Multiphoton resonance band and Bloch-Siegert shift in a bichromatically driven qubit
本文提出利用 CHRW 哈密顿量研究强双色场驱动量子比特的共振与动力学，发现多光子共振带及显著的 Bloch-Siegert 频移，且该方法比 GFT 更高效。
2023-04-05 quant-ph
Resonant excitation of single and coupled qubits for coherent quantum control and microwave detection
B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院B.维尔金低温物理与工程研究所）
本文研究了量子比特系统中共振多光子激发的理论，分析了量子动态和弛豫过程，探讨了多光子共振、布洛赫-西格尔位移和人口倒置等现象。
2026-03-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spontaneous decay processes in a classical strong low-frequency laser field
研究了在强经典相干低频电磁场驱动下受激二能级辐射体的自发发射。我们发现，对于相对较强的激光驱动，诱导多光子过程，从而为原子打开额外的衰变通道。我们分析了强低频驱动和干扰多光子衰变通道之间的相互作用，并讨论了其对自发发射动力学的影响。
2020-07-07 quant-ph
Exact steady state of a Kerr resonator with one- and two-photon driving and dissipation: Controllable Wigner-function multimodality and dissipative phase transitions
我们目前的稳态密度矩阵的一般类的驱动耗散系统组成的非线性克尔谐振器中存在的相干（单光子）和参数（双光子）驱动和耗散的精确结果。由于解析解，通过复杂的P-表示形式主义，我们能够探索任何制度，包括光子封锁，多光子共振效应，和介观制度与大光子密度和量子关联。我们展示了如何单光子和双光子驱动之间的相互作用提供了一种方法来控制的多模态的维格纳函数的制度，半经典理论表现出多稳定性。我们还研究了在大光子数的热力学极限下耗散相变的出现。
2016-09-27 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Quantum Multiphoton Rabi Oscillations in Waveguide QED
本文用实空间形式体系解析多光子 Fock 态与二能级发射体的波导 QED 散射，证明量子动力学可重现半经典 Rabi 振荡并扩展至多模飞行光子场景。
2023-10-24 physics.optics quant-ph
Theory of quasiparticle generation by microwave drives in superconducting qubits
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Department of Electrical Engineering and Computer Science, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电气与计算机工程系）；MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）
本文提出理论框架，研究微波驱动下超导量子比特中多光子辅助破对过程，揭示其对新型高频读出架构和Floquet工程电路的影响。
2026-02-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dynamically Controlled Resonance Fluorescence from a Doubly Dressed Solid-State Single Emitter
我们报告的第一个实验演示的干扰诱导谱线消除预测朱和斯卡利[物理。76，388（1996）]和Ficek和Rudolph [Phys.Rev.A60，4245（1999）]。我们驱动一个自组装量子点的激子跃迁，以实现一个暴露于双色激光场的二能级系统，并观察到几乎完全消除的共振荧光谱线在驱动激光频率。这是由双修饰激子态之间的耦合跃迁之间的量子干涉引起的，没有布居捕获。我们还证明了多光子交流斯塔克效应与移动的亚谐共振和动态修改的共振荧光光谱使用双敷料。
2014-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient steady state entanglement generation in strongly driven coupled qubits
我们报告了一种机制，以优化在微波场驱动的耦合量子比特系统的稳态纠缠的产生。由于涉及三个能级的Landau-Zener-Stückerlberg泵浦和随后的快速弛豫通道之间的相互作用，通过调谐量子比特-库耦合来激活，可以填充最大纠缠态。这种机制不需要多光子共振的微调，而是依赖于量子比特-量子比特耦合的符号。特别地，我们发现通过适当的系统参数和驱动协议的设计，两个量子比特的稳态并发可以在很宽的驱动幅度范围内达到接近1的值。我们的研究结果可能有助于进一步深入了解暴露于强驱动的耗散量子系统中的纠缠控制和操纵。
2021-06-24 cond-mat.supr-con quant-ph
Photon entanglement-enhanced multidimensional spectroscopy of exciton correlations in photosynthetic aggregates
Center for Free-Electron Laser Science CFEL, Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文提出利用纠缠光子对增强多维光谱技术，用于探测光合聚集体中激子相互作用和相关性，展示其在飞秒时间尺度上的优越性能。
2026-04-09 quant-ph
Semiclassical and quantum nonlinear spectra of a strongly coupled single $Λ$-type three-level atom-cavity QED system
本文详细地数值模拟了由一个处于$Λ$ -组态的三能级原子组成的腔量子电动力学系统的半经典谱和量子谱，其中一个跃迁与量子腔模发生强相互作用，而另一个跃迁受相干经典场驱动.在从主方程导出系统算符期望值的运动方程后，我们数值计算了在不同水平的外驱动场强度下系统的半经典和量子谱。在半经典方法中，我们忽略了腔和原子算符之间的量子关联，而在全量子方法中，我们没有这样的假设。我们表明，在足够弱的驱动场条件下，半经典和全量子力学方法导致相同的光谱。然而，在较高的驱动场强度下，这两种方法产生截然不同的结果：全量子力学方法产生具有明确结构的多光子谱，而半经典方法产生双光子谱。我们的研究结果还表明，介导的系统的暗态的拉曼跃迁有一个复杂的结构，这取决于系统的探测方式。
2022-02-16 quant-ph
Selection rules in a strongly coupled qubit-resonator system
超导量子比特作为人工二能级原子，允许控制的对称性的变化，支配单光子和多光子激发的选择规则。我们对单光子和双光子驱动下强耦合状态下的超导量子位谐振器系统进行了光谱分析。我们的研究结果提供了明确的实验证据，从偶极选择规则的工作点的控制过渡到一个政权，其中一个和双光子激发的人工原子共存。我们发现，量子比特和谐振器之间的真空耦合可以直接从双光子光谱中提取，其中失谐的双光子驱动并没有显著地填充相关的谐振器模式。
2011-07-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Resonance-Suppression Principle for Prethermalization beyond Periodic Driving
National University of Singapore（新加坡国立大学）
研究提出共振抑制原理，通过限制多光子共振实现缓慢加热，区分单光子和多光子抑制机制，揭示预热寿命τ*与驱动速度λ的关系，为非周期驱动系统设计提供新原理。
2026-03-25 cond-mat.stat-mech quant-ph
Atom-Field Entanglement in Cavity QED: Nonlinearity and Saturation
研究了在存在耗散的情况下，原子与受驱动腔模之间的纠缠度。已有的工作表明，在弱驱动场的限制下，稳态纠缠与驱动场强度的平方成正比。这种二次依赖性是由于通过创建光子/激发对而产生纠缠。在本工作中，我们研究了多光子存在下原子与腔场之间的纠缠。产生纠缠需要原子响应的非线性，但当非线性饱和时，纠缠消失。我们认为这是由于自发发射使处于基态的原子和原子-场态成为直积态。驱动场的中间值，接近饱和原子响应的场，优化原子-场纠缠。在多光子共振发生的参数制度，我们发现纠缠复发在这些共振。\cite{Shamailov-10}在这种情况下，纠缠度随光子数的增加而减小.我们还调查，在双峰制度的Alsing等。\cite{Alsing-91-DressedState} \cite{Alsing-92-DSS} \cite{Carm-15-X}，作为原子和/或腔失谐的函数的纠缠。在这里，我们发现有证据表明，在纠缠，这发生在$2ε/g \geq 1$相变。
2017-06-05 quant-ph
Photon-resolved Floquet theory I: Full-Counting statistics of the driving field in Floquet systems
本文研究了光子分辨 Floquet 理论在半经典区间的标度性质，利用矩母函数定义的歧义建立了描述驱动量子系统退相干动力学的 Kraus 算符简单表达式，为改进量子传感方法铺平了道路。
2024-07-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Floquet Entanglement Generation in Parametrically Driven Coupled Superconducting Qubits
Instituto Balseiro, Centro Atómico Bariloche（巴尔塞罗研究所，巴里洛切原子中心）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (CNEA - CONICET)（纳米科学与纳米技术研究所（CNEA-CONICET））
研究两个超导量子比特通过参量驱动纵向耦合产生纠缠的机制，利用Floquet理论和广义Van Vleck微扰理论揭示多光子共振下本征态混合导致的持续纠缠，并发现纠缠可被驱动振幅有效调控，包括完全抑制的相干破坏纠缠现象。
2026-06-05 cond-mat.supr-con quant-ph
Two-photon emission in detuned resonance fluorescence
本研究探讨失谐驱动下二能级系统准共振荧光边峰的双光子关联，结合频率分辨光子关联与零差理论得到符合早期微扰双光子散射的图像，并提出仅用光致发光验证其量子相干性的方法，为多光子发射调控提供新思路。
2022-10-18 quant-ph
Coherent Driving of a Quantum System with Modulated Free-Space Electrons
本研究实验证明空间调制自由空间电子束的电磁近场可驱动自旋系统，实现自由电子与束缚电子的共振相互作用，直接观察到电子束近场与自旋态的相位相干耦合，为纳米技术先进光谱工具提供新可能。
2025-09-17 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Bose-Hubbard dynamics of polaritons in a chain of circuit QED cavities
我们研究了一个超导带状线谐振器链，每个谐振器与一个transmon量子比特相互作用，电容耦合成一排。我们表明，这个系统的动力学可以描述的玻色哈伯德哈密顿与吸引力的相互作用的极化激元，光子和量子比特的激发叠加。我们设想的这种设置构成了第一个平台之一，其中实验研究强相互作用极化激元链所需的所有技术组件都已经实现。通过用微波源驱动第一带状线谐振器并检测最后一个带状线谐振器的输出场，可以在受驱动耗散状态下光谱地探测系统的性质。我们计算了最后一个可以通过输出场测量的腔的稳态极化激元密度和密度-密度关联$g^{(2)}$。我们的研究结果显示，从一个相干的量子场的比现场相互作用的驱动强度的增加。
2010-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Driving alkali Rydberg transitions with a phase-modulated optical lattice
本研究提出一种基于有质动力相互作用的里德堡-里德堡跃迁光谱方法，利用相位调制驻波激光和Ku波段调制器的高次谐波实现宽频跃迁探测，具备无多普勒高分辨率特性，可用于高精度光谱及量子操控。
2022-10-04 physics.atom-ph quant-ph
Driving Quantum Correlated Atom-Pairs from a Bose-Einstein Condensate
本文研究通过周期性调制两体s波散射长度共振放大玻色-爱因斯坦凝聚体中的准动量对，解释了类似烟花的飞行时间图案源于两体关联振幅增长，并提出用Ramsey干涉术探测关联原子对的实验方案。
2020-01-08 cond-mat.quant-gas quant-ph
Controlling directed atomic motion and second-order tunneling of a spin-orbit-coupled atom in optical lattices
从理论上研究了光晶格中自旋轨道耦合原子在周期性塞曼场和晶格振动作用下的紧束缚（TB）模型的隧穿动力学.通过分析和数值计算的方法，我们证明了自旋轨道（SO）耦合增加了一些新的结果，隧道动力学在多光子共振和远离共振参数制度。当驱动频率与静态塞曼场共振时，（多光子共振），我们得到了一种新的动力学局域化（DL）现象，即单SO耦合原子被限制为产生伴随自旋翻转的完美双格点Rabi振荡，利用这种非常规DL现象，我们能够产生一种棘轮效应，这种效应使原子能够朝着不同的方向定向运动，并伴随着周期性的自旋，在SO耦合作用下发生翻转。对于远离共振的情况下，我们表明，通过单独抑制通常的站点间隧穿，有可能实现一种类型的下一个最近的相邻站点之间的自旋守恒的二阶隧穿，这是不可访问的常规晶格系统没有SO耦合。我们还表明，同时控制通常的站点间隧道和SO耦合相关的二阶隧道是必要的准能量平坦度（崩溃）和完全冻结的动力学存在。这些结果可能与潜在的应用，如基于自旋的量子信息处理和新型自旋电子学器件的设计有关。
2021-02-02 cond-mat.quant-gas quant-ph
