Coupled harmonic oscillator in a multimode harmonic oscillator bath: Derivation of quantum propagator and master equation using white noise analysis
本文利用白噪声泛函方法导出了耦合谐振子组成的开放量子系统的量子传播子和约化密度矩阵的演化。证明了全量子传播子是三个独立传播子的乘积。这些传播子是在两次连续变换系统坐标以及浴槽与系统中两个谐振子之一之间耦合的坐标之后获得的。然后使用所获得的传播子来推导描述系统的密度矩阵的时间演化方程。本文所考虑的导出开放量子系统传播子的方法,由于其简单易用和数学上的严格性,显示出分析开放量子系统的希望。
2016-07-07 quant-ph
Universal Quantum Entanglement between an Oscillator and Continuous Fields
量子纠缠在光机械和机电系统中得到了广泛的应用。最简单的这种系统是与相干光束相互作用的机械振荡器,而振荡器也遭受热退相干。对于这个系统,我们表明,量子纠缠总是存在于振荡器和连续的出射场之间-即使当环境温度很高,振荡器是高度经典的。这种普遍的纠缠也被证明是能够生存一个以上的振荡周期,如果光机械相互作用的特征频率大于热噪声。此外,我们还导出了与振子最大纠缠的有效光模,这将有助于未来的量子计算和将信息编码为机械自由度。
2009-08-31 quant-ph
Continuous-Variable Quantum Key Distribution Over 60 km Optical Fiber With Real Local Oscillator
我们报道了第一个连续变量量子密钥分发实验,该实验利用本地产生的本地振荡器在60 km的光纤信道上产生安全密钥。这是通过使用用于相位噪声补偿的机器学习来控制过量噪声,同时在低调制方差下操作系统来实现的
2022-05-30 quant-ph
Quantum Propagator Dynamics of a Harmonic Oscillator in a Multimode Harmonic Oscillators Environment using White Noise Functional Analysis
利用白噪声分析方法导出了由一个谐振子组成的开放量子系统的传播子,该系统与由N个多模谐振子组成的环境耦合。在求解系统-环境相互作用的简正模之后获得量子传播子,以解耦描述系统、环境及其相互作用的动力学的拉格朗日中的坐标。然后,解耦的拉格朗日被用于对应于系统的传播子的路径积分中,其中路径积分使用白噪声分析来评估。由此产生的传播子,然后发现由N个简谐振子传播子的产品。其中N-2个传播子对应于系统-环境相互作用的简并简正模频率,另外2个传播子对应于非简并简正模频率。这种导出传播子的方法大大简化了数学描述开放量子系统动力学的任务。这种方法的易用性表明,加上其固有的数学严谨性,白噪声分析可以成为分析开放量子系统动力学的有力工具。
2017-03-15 quant-ph
Phase noise mitigation by a realistic optical parametric oscillator
我们解决开发的光学参量振荡器(OPO)的任务减轻,至少部分地,相位扩散产生的相位噪声。特别是,我们分析了两种情况下,相位扩散通常存在。第一个是测量噪声光场的相位,而第二个涉及施加在噪声探针上的相移的量子估计方案。在这两种情况下,我们证明OPO可能会导致噪声的部分或全部补偿。
2022-03-17 quant-ph
Detection of continuous variable entanglement without coherent local oscillators
我们提出了三个判别多粒子系统连续变量纠缠的判据,对测量中所用的本振子的量子态没有限制。错误地断言本地振荡器的相干态会导致错误地识别纠缠的存在。我们在100个粒子的模拟中证明了这一点,并且还发现大量的波动并不妨碍纠缠的观察。我们的结果对于用真实的玻色-爱因斯坦凝聚体进行量子信息实验或用任意光子态进行光学研究具有重要意义。
2009-01-08 quant-ph
Experimental continuous-variable entanglement from a phase-difference-locked optical parametric oscillator
我们观察到了由一个超稳光学参量振荡器发出的亮光束之间的连续变量纠缠,该振荡器在161.8273240(5)MHz的频差处经典锁相。振幅差压缩为-3dB,相位和压缩为-1.35dB。除了在一个新的物理系统中证明纠缠之外,锁相OPO,这种前所未有的频率差稳定性为在不同光频率之间转移纠缠和在频域中密集实现连续变量量子信息铺平了道路。
2006-07-17 quant-ph
Quantum harmonic oscillator spectrum analyzers
噪声的表征和抑制对于在量子体系中控制谐振子是必不可少的。我们测量噪声频谱的量子谐振子从低频到近振荡器共振感测其响应的振幅调制的周期性驱动与量子比特。使用被困离子的运动,我们实验证明了两种不同的实现与组合的灵敏度,从500 Hz到600 kHz的噪声。我们应用我们的方法来测量的离子阱电位在以前未访问的频率范围内的固有噪声谱。
2021-06-25 quant-ph
Single photon state generation from a continuous-wave non-degenerate optical parametric oscillator
本文从理论上讨论了用连续波非简并光学参量振荡器有条件制备单光子态的问题。我们得到了输出态维格纳函数的解析表达式,并通过改变输出态的时间模函数来最大化单光子态的保真度。我们表明,如果我们的条件下,周围的触发光检测事件的暗间隔的结果,获得了更高的生产率的高保真福克态。
2014-10-08 quant-ph
Shot-to-shot noise cancellation for parametric oscillators
ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院);Università di Padova(帕多瓦大学);Institute of Science and Technology Austria(奥地利科学技术研究所);TU Delft(代尔夫特理工大学)
本文提出一种解耦技术,通过理想条件下的参数调制实现对次次力噪声的完美消除,利用光学悬浮纳米颗粒验证了该方法在量子 squeezing 实验中的有效性。
2026-04-02 quant-ph
Quantum noise of a Michelson-Sagnac interferometer with translucent mechanical oscillator
光辐射压的量子涨落可以激发机械振子的随机运动,从而实现线性量子光-机耦合。当对振荡器的位置进行精确测量时,这种耦合导致量子辐射压力噪声。到目前为止,尚未观察到这种效应。一般来说,当振荡器的有效质量减小或反射光的功率增大时,辐射压力噪声的强度增大。最近,在室温下具有高机械Q值的极轻SiN膜作为低热噪声机械振荡器引起了人们的注意。然而,这些膜的功率反射率远低于1,这使得使用先进的干涉仪再循环技术来放大标准迈克耳孙干涉仪中的辐射压力噪声是低效的。在这里,我们提出和理论分析的迈克尔逊Sagnac干涉仪,包括作为一个共同的端镜的迈克耳孙干涉仪部分的膜。在这种新的拓扑结构中,即使膜的反射率远低于1,也可以使用功率和信号再循环。特别是,信号再循环是一个有用的工具,因为它不涉及膜上的功率增加。我们推导出的量子辐射的压力噪声和散粒噪声的振荡器位置测量的公式,并比较它们与理论模型的SiN膜的热噪声的基本谐振频率为75 kHz和有效质量为125 ng。我们发现,量子辐射压力噪声应该是可观察到的功率为1 W的中心分束器的干涉仪和膜温度为1 K。
2009-12-16 quant-ph
Noise-Free Measurement of Harmonic Oscillators with Instantaneous Interactions
本文提出了一种通过Jaynes-Cummings型的瞬时探针-系统选择性相互作用测量谐振子量子态的方法。我们证明了该方案是强大的一般退相干机制,允许测量快速衰减系统中的弱耦合制度的可能性。这种方法可以应用于不同的设置:囚禁离子的运动状态,腔/电路QED中的微波场,甚至腔内光场。
2007-01-08 quant-ph
Mpemba Effect in Parametrically Driven Coupled Oscillators under White and Colored Noise
Shahrood University of Technology(沙赫鲁德理工大学)
研究参数驱动耦合振子中的Mpemba效应,发现驱动接近稳定性边界可缩短弛豫时间,有色噪声增强效应但慢模结构为主导机制。
2026-09-11 quant-ph
Practical security analysis of a continuous-variable quantum random number generator with a noisy local oscillator
量子随机数发生器(QRNG)理论上可以用完美的设备产生不可预测的随机数,是密码学中理想的、安全的随机数源。然而,实际的实现往往存在缺陷,这将极大地影响最终输出的随机性,甚至为窃听者打开漏洞。最近,Thewes等人在Phys. Rev. A 100,052318(2019)中实验性地展示了基于外差检测的连续变量窃听攻击,但与许多其他实际的连续变量QRNG研究一样,他们总是假设本地振荡器是稳定的,而忽略了可能导致波长攻击等安全威胁的波动。本文基于条件最小熵理论,系统地分析了连续变量QRNG实际安全性的不足,特别是不平衡零差检测下的本振波动。通过对真空涨落准分子激光器的实验研究,给出了在不同透过率分束器下,本振涨落对总测量噪声方差和实用条件最小熵的影响。此外,针对实际的连续变量QRNG,提出了一种本振监测方法,可用于校准实际的条件最小熵。
2020-07-24 quant-ph
Theoretical study of the quantum noise in phase-sensitive heterodyne detection with a bichromatic local oscillator
传统的外差检波器是一种相位不敏感的器件,其镜像边带真空会带来3dB的噪声损失。相反,作为相敏器件的具有双色本振的外差检波器,尽管存在镜像边带真空,但应免除3 dB噪声惩罚。假设相干光在输入端,我们在这项工作中开发的理论来描述相敏外差探测器的量子性质,在一个很好的协议与实验。外差检测器中不存在图像真空模式的量子噪声可以通过所研究的检测器仅感测单个光场来解释,即,信号场,根据理论发展。
2015-06-24 quant-ph
Local oscillator fluctuation opens a loophole for Eve in practical continuous-variable quantum-key-distribution systems
考虑了本振随时间波动的连续变量量子密钥分发实现方案的安全性,该方案为Eve截获密钥打开了一个漏洞.我们表明,夏娃可以模拟这种波动,以隐藏她的高斯集体攻击,通过降低强度的LO。数值模拟表明,如果鲍勃不监测LO强度,不缩放他的测量与LO的瞬时强度值,秘密密钥速率将严重受损。
2014-03-02 quant-ph
Multi-photon Rabi oscillations in the presence of the classical noise in a quantum nonlinear oscillator
本文研究驱动场噪声对Kerr和over-Kerr量子非线性振子多光子拉比振荡的影响,发现噪声对前者影响不大,却因准能量涨落抑制后者,并揭示Kerr振子中涨落因谱对称性而抵消的机制。
2023-12-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous Quantum Monitoring of Position of Nonlinear Oscillators
应用路径积分方法连续测量导致有效的拉格朗日或哈密顿量,其中测量的影响是通过一个虚数项考虑在内。我们将这些考虑应用到非线性振荡器中,利用数值计算来评估在这样一类系统中监测位置的量子限制。
1997-09-02 cond-mat quant-ph
Entangling oscillators through environment noise
我们考虑两个独立的玻色子振荡器浸泡在一个共同的浴缸,随着时间的推移,一个完全积极的,马尔可夫,准自由(高斯)约化动力学。我们发现,一个初始分离的高斯态可以成为纠缠作为一个纯粹的噪声机制的结果。在某些情况下,耗散动力学允许这些浴诱导的量子关联的持久性,即使在渐近平衡态。
2006-02-03 hep-th quant-ph
Phase noise and laser-cooling limits of optomechanical oscillators
激光相位涨落噪声是将纳米机械振荡器冷却到量子区的主要技术障碍。我们提出了一种冷却配置的基础上的光-机械耦合与两个腔模式,以显着降低相位噪声的$(2ω_m/γ)^2$倍,其中$ω_m$是机械模式的频率和$γ$是腔模式的衰减率。我们还讨论了当机械振荡器在量子区附近冷却时声子数的检测,并指定了这种检测所需的条件。
2009-09-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Non-Markovian entanglement dynamics of quantum continuous variable systems in thermal environments
研究了两个连续变量系统(或两个谐振子)在非马尔可夫热环境影响下的纠缠演化。连续变量系统可以是两个模式的电磁场或两个纳米机械振荡器在量子域。利用量子开放系统方法,导出了两个不同但相关的连续变量系统模型的约化密度矩阵的非马尔可夫主方程。这两个模型都由两个相互作用的谐振子组成。在模型A中,两个振荡器中的每一个都耦合到其自己的独立热库,而在模型B中,两个振荡器耦合到公共热库。为了量化高斯态中两体连续变量系统的纠缠度,使用对数负性。我们发现,量子纠缠的动力学对初始态、振荡器-振子相互作用、振荡器-环境相互作用以及耦合到一个或多个独立的池是敏感的.
2007-06-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum noise and its evasion in feedback oscillators
本文建立正反馈放大器振荡器模型,将 Schawlow–Townes 频率噪声极限推广至广义振荡器,并联系 Haus–Caves 极限,指出输出耦合器噪声作用及规避振幅与频率量子噪声的方法。
2023-04-07 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Enhancement of quantum synchronization via continuous measurement and feedback control
我们研究了具有谐波驱动的量子vanderPol振荡器的同步,并证明了通过对与振荡器线性耦合的附加浴进行连续零差测量并对振荡器施加反馈控制可以增强量子同步。振荡器的相位相干性通过连续测量减少量子涨落而增加,而测量反作用不可避免地在锁相点周围引起波动。我们提出了一个简单的反馈策略,通过调节谐波驱动的频率来抑制测量引起的涨落,从而增强量子同步。我们进一步证明了量子同步的最大增强是通过对振荡器相位扩散最大的正交角进行量子测量来实现的,并且在该正交角处提取了振荡器相位的最大信息。
2021-02-01 nlin.AO quant-ph
Low phase noise diode laser oscillator for 1S-2S spectroscopy in atomic hydrogen
我们报告了一个低噪声二极管激光振荡器在972 nm主动稳定到一个超稳定的振动和热补偿参考腔。为了提高激光功率在载流子中的份额,我们设计了一个20厘米长的外腔半导体激光器,腔内电光调制器。在10,MHz带宽下,载波部分功率达到99.9%,相位噪声均方根值为$ϕ^2_\textrm{rms}=1\,\textrm{mrad}^2$。利用该振荡器,我们记录了氢原子的1 S-2S光谱,并且没有观察到由于三个连续的双光子过程中的相位噪声倍增而导致的激发效率的任何显著损失。
2011-07-08 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Parametric instability of linear oscillators with colored time-dependent noise
本文的目的是讨论安德森局域化量子现象与具有随机频率的经典线性振子的参数不稳定性之间的联系。我们表明,这两个问题是密切相关的。在分析和数值计算结果的基础上,我们预测了色参变噪声抑制线性振子不稳定性的条件。
2004-03-04 cond-mat.dis-nn math-ph math.MP
Gravitational Wave Detection and Low-Noise Sapphire Oscillators
本论文研制了X波段可调超低噪声蓝宝石谐振腔振荡器,用作1.5吨铌谐振棒引力波探测器中超导参量换能器的泵浦源,并分析了其对探测器灵敏度的影响,为多模声学系统与高灵敏度参量换能器的耦合研究做出贡献。
2023-11-28 gr-qc hep-ex physics.ins-det