Self-consistent Treatment of Quantum Gases of D-dimensional Hard Spheres Beyond the Van der Waals Approximation
讨论了由量子配分导出具有硬核排斥的量子VdW EoS的必要条件。在一个合理的例子，它表明，另一种方法来正确地考虑第三维里系数的经典硬球导致不一致。在自组成近似下导出了具有硬核排斥的量子VdW EoS的多组分公式。对于实际应用，本文将其简化，推广到更高密度，并推广到任意维数的硬凸体$D\ge 2$的情形.
2019-07-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Fokker-Planck treatment of nonlinearities in the dispersive coupling of an ion and an optical cavity
我们补充了以前的研究与一个光学腔耦合的离子在色散制度，为一个模型，表现出不同的配置在半经典描述的双稳态。我们的方法是基于相空间中的截断演化，旨在探索一个特别有趣的参数区域，其中完全量子力学的解决方案变得困难，但最粗糙的半经典方法无法捕捉到基本现象。我们比较了我们的技术与数值对角化的量子演化的结果，发现虽然治疗导致平滑和轻微的转变系统中的过渡，它仍然提供了一个明显的改善局部半经典近似。
2023-03-29 quant-ph
Quantum Theory of Light in a Dispersive Structured Linear Dielectric: a Macroscopic Hamiltonian Tutorial Treatment
这些笔记，旨在是独立的和教程，提出了一个直接的，宏观的方法来量化光的线性响应电介质材料内的光谱色散和空间不均匀性时，但感兴趣的光谱区域是光学透明的，使明确的处理介质的基本物理是不需要的。所采取的方法是基于宏观麦克斯韦方程组和相应的哈密顿量，而不使用拉格朗日或任何动力学模型的介质，并使用标准的模式为基础的量子化方法。治疗包括：色散介质中的能量密度和通量;逆介电常数形式主义的总结;模式归一化条件的新推导;模式非正交性的直接证明;一般情况和各种特殊情况下的量子化场表达式的例子;群速度和能通量之间的关系;带近似和连续极限;以及波导模式的量子光学处理。
2020-01-07 physics.optics quant-ph
A Formalism Useful to Study Beyond Squeezing in Non-linear Quantum Optics
给出了储存非线性物质的环形腔量子光学的一般形式。该方法是费曼图解法，用传播子和顶点来表示跃迁振幅或S矩阵。传播子包括通过非线性材料的附加阻尼效应以及通过镜子的反射和穿透效应。讨论了这种形式在估计平均光子数、Husimi函数和超越光子压缩机制的观测量方面的可能应用。
2020-07-29 physics.optics quant-ph
A Hamiltonian treatment of stimulated Brillouin scattering in nanoscale integrated waveguides
本文提出了一种多模哈密顿方程来求解光波导中的光声相互作用问题。我们建立了一个哈密顿表示的声场，然后引入一个完整的系统与一个简单的光声耦合，包括光弹/电致伸缩和辐射压力/移动边界效应。海森堡运动方程用于获得耦合模方程的量子化包络运营商的光场和声场。我们表明，得到的耦合系数与以前建立的耦合系数一致，但我们的形式主义比以前的工作[C. Wolff等人，Physical Review A 92，013836（2015）]。
2015-09-03 physics.optics quant-ph
Algebraic treatment of $\mathcal{PT}$-symmetric coupled oscillators
本文的目的是讨论一对耦合的线性振荡器，最近被提出作为一个系统的两个光学谐振腔的模型。通过一个代数的方法，我们表明，频率的经典和量子力学解释的光学现象是完全相同的。因此，如果经典频率是实数，那么量子力学本征值也是实数。
2014-02-17 quant-ph
Beyond universality in three-body recombination: an Effective Field Theory treatment
我们讨论了有限有效射程对通过大的二体散射长度相互作用的三体系统的影响。采用微扰分析的有效场论非常适合这个尺度层次，我们发现，一个额外的三体参数是一致的重整化一旦考虑范围修正。这使我们能够扩展先前讨论的普遍关系不同的观测量之间的冷原子的重组，以占存在一个有限的有效范围。我们表明，这样的范围修正，使我们能够同时描述的积极和消极的散射长度损失功能观察到的重组与锂-7原子的Bar-Ilan组。然而，它们并没有显著减少普适关系与莱斯小组关于锂-7复合的正负散射长度的数据之间的分歧。
2010-10-22 cond-mat.quant-gas nucl-th quant-ph
Control of beam propagation in optically written waveguides beyond the paraxial approximation
研究了光束在光写入波导结构中的近轴近似传输。波导结构，导致无衍射的光传播，被印在一个由非相干泵浦和两个相干的空间相关的控制和平面波场驱动的五能级原子蒸气组成的介质上。我们首先研究在一个单一的光写入波导中的传播，并发现傍轴近似不提供一个准确的描述的探针传播。然后，我们采用相干控制场，使两个平行和一个倾斜的高斯光束产生分支波导结构。倾斜光束允许探测光束选择性地转向到波导结构的不同分支中。通过改变倾斜高斯控制光束的宽度以及空间相关非相干泵浦场的强度，可以改善特定分支的探测光束的传输。
2013-03-06 physics.optics quant-ph
The vacuum induced Berry phase beyond rotating-wave approximation
针对自旋为1/2的粒子与量子化辐射场相互作用过程中产生的真空感生Berry相，在行波近似（RWA）下，我们提出了完全不同的处理方法，即在RWA之外对真空感生Berry相进行全量子力学处理，给出了VIBP的新定义，指出RWA的有效性不仅与能量守恒和特性比较有关，参数，但也更微妙的物理，如几何性质的状态演变。我们的结果是概念上的重要性，也是显着的相关量子信息处理。
2012-02-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum optical synthesis in 2D time-frequency space
传统的光学合成，即操纵光谱分量的相位和振幅以产生不同时间模式的光脉冲，正在彻底改变超快光学科学和计量学。这些技术依赖于一维空间中时域和频域之间的光场的傅立叶变换。然而，在这种处理中，不可能将光子之间的量子相关性纳入其中。本文将傅里叶综合推广到高维空间来处理量子关联，并通过操纵双光子在二维时频空间的双光子几率分布进行了实验演示。作为一个潜在的应用，我们显示了一个预示单光子波包，这是从来没有解释的传统的一维傅里叶光学操纵。我们的方法开辟了一个新的途径，以定制的时间特性的双光子波包与高维量子力学处理。我们预期这种在时域和频域中的高维光处理可以在量子光学和超快光学测量之间的研究领域架起桥梁。
2020-02-19 quant-ph
Beyond the Fröhlich Hamiltonian: Path integral treatment of large polarons in anharmonic solids
典型固体中电子的性质通过与晶体离子的相互作用而改变，导致准粒子：极化子的形成。这样的极化子通常使用Fröhlich哈密顿量来描述，该哈密顿量假设基本的晶格声子是谐波。然而，这种近似在几种有趣的材料中是无效的，包括最近发现的在$200$ K以上温度下超导的高压超导体。在本文中，我们表明，Fröhlich理论可以扩展到消除这个问题。我们推导出四个额外的条款在Fröhlich哈密顿占非谐性三阶。利用微扰理论和费曼路径积分方法计算了新极化子的能量和有效质量。结果表明，非简谐项会导致电子的额外俘获，所导出的哈密顿量由于其简单性和模型参数少而非常适合于解析计算。由于它是Fröhlich哈密顿量的直接推广，它可以很容易地用来研究非谐性对其他极化子性质的影响，如光学电导率和双极化子的形成。
2021-05-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Optical storage of high density information beyond the diffraction limit : a quantum study
我们提出了一个光学读出方案，允许演示的原则下的衍射极限的信息提取。该技术可以提高光盘上的数据读出密度，与读取设备的波长和数值孔径无关，并且涉及多像素阵列检测器。此外，我们展示了如何使用非经典光，以执行超出量子噪声限制的位歧视。
2005-12-19 quant-ph
Optical Force on Two-level Atoms by Few-cycle Pulsed Gaussian Laser field beyond the Rotating Wave Approximation
本文研究了共振和非共振条件下叠加在周期脉冲高斯激光场中的中性二能级原子束所受的光力。通过求解超越旋波近似的光学Bloch方程和力方程自洽地分析了中性原子在激光场中的聚焦、散焦和转向现象，发现即使在极端非线性光学的情况下，原子束中的二能级原子也可以在大失谐量、正失谐量和负失谐量的相互作用下聚焦和散焦.在大失谐相互作用下，光学势可以用来稳定囚禁中性二能级原子。这项工作成功地再现了最近的实验和理论工作中报道的一些功能。
2011-06-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
A theoretical treatment of optical metasurfaces as an efficient basis for quantum correlations
本文提出利用超表面通过哈密顿量驱动的自旋纠缠机制生成Bell态，证明其能实现约0.995的concurrence并维持长达29微秒的量子discord，为量子光子架构提供了紧凑可扩展的高保真组件。
2025-07-13 quant-ph
Some Aspects of Quantum Optics Using Light Fields in Traveling Waves
虽然量子光学中描述光场的理论处理是通用的，但在很长一段时间内，它主要与腔体内捕获的光学模式有关。在这种情况下，取得了重要成果。然而，由于退相干对囚禁场态的有害影响而带来的实际困难，这一领域的许多物理学家开始将更多的注意力集中在利用行波场的处理上。这篇简短的报告涉及光场的工程非经典态，展示了后者的一些细节和应用。在这里，相互作用“原子捕获场”，被转换为相互作用“光束分裂器旅行场”。
2015-05-10 quant-ph
Optical imaging beyond the diffraction limit via dark states
我们研究了利用原子与光场相互作用形成的暗态产生亚波长尺度空间图样的可能性。这些光场具有特定的空间分布。我们的实验在Rb蒸汽显示空间图案，小于由实验中使用的光学系统的衍射极限所确定的长度。这种方法可以应用于干涉光刻，并可用于相干拉曼光谱，以创建具有亚波长空间分辨率的图案。
2008-03-18 quant-ph
Stochastic decoupling approach to the quantum dissipative dynamics: Perturbative and non-perturbative treatments
我们发展了一种分层泛函导数方法，在随机解耦描述的框架内研究量子耗散系统的约化动力学。只保留最低阶截断的分级泛函导数，可以恢复二阶Nakajima-Zwanzig量子主方程。考虑到高阶修正，我们的方法可以实现为一个高效的数值方案，为一般的量子耗散系统超越通常的马尔可夫，行波，弱耦合近似。
2018-08-07 quant-ph
Heat transport through a quantum Brownian harmonic chain beyond the weak-coupling regime: An exact treatment
我们考虑一个线性量子谐振子链，其中单个谐振子的数量由任意数N给出，每个谐振子以任意强度kappa耦合到其最近的邻居（“内部耦合”），以及链的两端谐振子以任意强度c_nu分别耦合到两个不同温度的单独的浴。我们推导出一个精确的封闭表达式的稳态热流从一个热浴通过链到一个冷浴，在Drude-Ullersma阻尼模型超越马尔可夫阻尼。这使得我们能够探索热流相对于作为控制参数的内部耦合强度的行为，特别是在追求热功率放大时。结果表明，在弱耦合区（kappa，c_nu << 1），热流很小，几乎与链长N无关，因此违反了傅立叶热传导定律;这与先前在旋转波近似下得到的内部耦合结果以及在Born-Markov近似下得到的链浴耦合结果一致。在弱耦合区之外，随着内耦合强度的增加，热流逐渐放大，并在某一特定耦合强度kappa_R处达到最大值，与给定的链浴耦合强度“共振”。此外，热流对链长的行为通常以这样的方式出现，即电流的大小在N=1时达到其最大值，然后随着链长的增加而逐渐减小，实际上在足够大的N范围内几乎与N无关。因此，傅立叶定律也被证明在这种制度中被违反。
2014-04-02 cond-mat.stat-mech quant-ph
Effect of quantum interference on the optical properties of a three-level V-type atomic system beyond the two-photon resonance condition
研究了量子干涉效应对抽运-探测三能级V型原子系统光学性质的影响。讨论了双光子共振条件以外的探测吸收、色散、群折射率和光学双稳。研究发现，在探测场的频率范围内，介质的光学性质一般是相位无关的。相位依赖性由耦合场以通常不同于探测场频率的频率散射到探测场中引起。证明了在双光子共振条件之外，介质的相位敏感性将消失。
2012-04-27 physics.atom-ph quant-ph
Beyond spontaneously broken symmetry in Bose-Einstein condensates
玻色-爱因斯坦凝聚体的自发对称性破缺缺不能处理相位非对角效应，因此不能解释贝尔不等式违反。我们描述的另一种情况是超出了SSB治疗：实验中，粒子从两个（可能是宏观的）冷凝源用于共轭测量的相对相位和人口。非对角相位效应的特征在于“量子角”，并通过“布居振荡”观察到，表示宏观不同状态的量子干涉（QIMDS）。
2009-12-31 quant-ph
Phase Space Correspondence between Classical Optics and Quantum Mechanics
本文详细讨论了经典光学和量子力学理论在相空间中的异同，特别是定义在各自相空间中的Wigner分布函数之间的异同。经典光学能够提供对量子力学的粒子或波方面的理解，分别通过量子维格纳分布函数或经典光学中的维格纳分布函数的经典极限反映在相空间中。然而，经典光学和任何经典理论一样，无法模拟作为量子力学核心的波粒二象性。此外，尽管经典光学和量子力学中的数学相空间形式非常相似，但这些理论之间的主要差异（在测量结果中得到证明）即使在相空间中也能达到最深处，这一点从来没有得到足够的强调。另一方面，相空间的处理允许一个意想不到的类似的处理干涉现象，虽然量子和经典叠加波函数和字段，分别有一个完全不同的行为。这种相似性起源于量子力学和经典光波理论中维格纳分布函数的双线性特征。实际上，如果用光波长代替普朗克常量，从数学观点看，量子和经典波动理论的相空间处理是相同的。即使是特殊量子态（如薛定谔猫态）的维格纳分布函数，也可以用经典光学手段来模拟，但与经典波场的物理真实性相比，真正的量子特征却无法模拟，而量子特征存在于波函数的概率意义中。
2004-02-16 quant-ph
A classical optical approach to the `non-local Pancharatnam-like phases' in Hanbury-Brown-Twiss correlations
我们研究了最近的一项建议，以显示存在的非本地Pancharatnam型几何相位的强度干涉测量的量子力学治疗后，包括在设置中的偏振元件。它表明，一个完全经典的统计处理这种影响是足够的实际目的。此外，我们表明，出现在相关性的相位角，而乍一看似乎类似于Pancharatnam阶段在其数学结构中，实际上不能以这种方式解释。我们还描述了一个更简单的马赫-曾德尔型设置，可以观察到类似的效果，而不使用的傍轴近似。
2017-03-06 quant-ph
Quantum-enhanced optical phase-insensitive heterodyne detection beyond 3-dB noise penalty of image band
针对光学相位不敏感外差检测受信号及镜像边带散粒噪声导致的3-dB噪声代价限制灵敏度的问题，提出利用压缩光消除多频段散粒噪声的方法，实验实现超3-dB噪声降低，可提升各类时空测量灵敏度。
2024-05-17 quant-ph
Quantum receiver beyond the standard quantum limit of coherent optical communication
最有效的现代光通信被称为相干通信，并且其标准量子极限（SQL）几乎可以用当前技术达到。虽然很长一段时间以来，人们一直预测这种SQL可以通过量子力学优化的接收器来克服，但到目前为止，这种性能还没有在实验上实现。在这里，我们展示了第一个超越相干光通信SQL的无条件证据。我们实现了一个简单的线性光学配置的量子接收器，并实现了超过90%的系统的总检测效率。这种高效的量子接收机将为扩展无放大信道的距离，以及实现基于相干态的量子信息协议和量子力学的无空洞测试提供一种新的途径。
2011-03-29 quant-ph
A Mean-Field Treatment of Vacuum Fluctuations in Strong Light-Matter Coupling
针对平均场混合量子—经典动力学在强光—物质耦合下真空涨落非物理能量转移问题，引入由原子瞬时基态布居缩放的额外经典坐标，显著提升与全量子计算的一致性。
2023-02-01 physics.chem-ph quant-ph
Light propagation beyond the mean-field theory of standard optics
随着大规模计算机集群的出现，我们现在可以通过基本精确的数值模拟来研究光在稠密的冷原子气体中的传播。我们报告之间的直接比较传统的光学，也就是说，电动力学的极化介质，和数值模拟的光传播通过一个平板的物质的基本问题。标准光学器件在相当低的原子密度下已经失效，并且当平均原子间间隔减小到大约$k^{-1}$时，失效变得显著，其中$k$是共振光的波数。两种解之间的差异源于光介导的偶极-偶极相互作用引起的原子之间的相关性。
2016-01-12 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.comp-ph
Beyond-mean-field corrections for dipolar bosons in an optical lattice
最近对具有大磁矩特征的超冷镧系原子的实验揭示了超平均场修正在理解气体动力学中的至关重要性。我们研究了外部光晶格的存在如何改变修正的结构。我们发现，在超流制度的状态方程很好地描述了通过引入各向异性的有效质量。然而，对于一个深晶格，我们发现不出现在自由空间中的异常密度依赖项。对于一维晶格，偶极轴相对于晶格的相对取向起着至关重要的作用，并且超越平均场校正可以被增强或抑制。
2019-03-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Generalized ABCD propagation for interacting atomic clouds
我们提出了一种处理的非线性物质波传播的启发，从光学方法，其中包括原子光学等效的无像差近似内的相互作用的影响。原子光学ABCD矩阵的形式主义，考虑到目前为止的非相互作用的云，微扰扩展超出线性政权的传播。这种方法，适用于讨论一个物质波谐振器的稳定性，涉及自由落体样品，同意完全非线性傍轴波动方程的预测非常好。另一种光学处理的相互作用的影响，基于无像差近似和均匀线密度的圆柱傍轴光束，也适用于物质波。
2009-04-15 cond-mat.other cond-mat.quant-gas physics.atom-ph
Ground state and dynamics of the biased dissipative two-state system: Beyond variational polaron theory
我们提出了一个欧姆自旋玻色子模型的基态分析，改进了Silbey和Harris在标度极限下对有偏系统的变分处理。特别是，它正确地捕捉到平滑的交叉行为预期的基态磁化之间移动的离域和本地化制度的模型，变分处理是无法正确地再现的功能，同时它也提供了一个较低的基态能量估计在交叉区域。我们进一步证明了我们的直观的基态的有效性，它会导致预测与来自非微扰贝特-安普勒技术的预测非常一致。最后，重铸广义极化子变换的形式，我们能够探索耗散的两态动力学弱系统环境耦合在一个有效的时间局部主方程形式主义。
2012-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heuristic approach to BEC self-trapping in double wells beyond mean-field
基于直观的半经典近似，我们给出了双阱中玻色-爱因斯坦凝聚体自陷的一种技术上简单的处理方法。我们的分析最终导致一个方便的封闭形式近似的时间平均的人口不平衡有效的平均场的情况下，在有限的粒子数的情况下，短的时间。
2011-12-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Beyond the Fokker-Planck equation: Stochastic Simulation of Complete Wigner representation for the Optical Parametric Oscillator
我们证明了一种方法，它允许量子系统的随机建模，广义福克-普朗克方程在相空间中包含高于二阶的衍生物。这概括了量子随机远远超出了量子光学范式的三，四波混频问题，这些技术迄今为止只适用。为了验证我们的方法，我们模拟了一个完整的维格纳表示的光学参量振荡器，一个系统，其中正确的结果是众所周知的，可以通过其他方法获得。
2001-08-29 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Hawking radiation in optics and beyond
霍金辐射最初是在天体物理学中提出的，但它已被推广并扩展到其他物理系统，并获得类似霍金辐射的名称。在过去的二十年里，人们多次尝试在实验室中测量它，其中最成功的系统之一是光学系统。光在电介质材料中的相互作用会引起类似的霍金效应，事实上，它的受激版本已经被检测到，目前正在寻找自发信号。简要回顾了霍金辐射的一般推导过程，重点讨论了它的光学模拟，并给出了一些新的数值结果。最后，我们呼吁推广霍金辐射这个术语。
2020-02-18 gr-qc quant-ph
Keldysh approach for non-equilibrium phase transitions in quantum optics: beyond the Dicke model in optical cavities
我们研究了耦合到马尔可夫耗散池中的原子系综与腔模相互作用的非平衡相变。在热力学极限和低频下，我们证明了光子模的分布函数是热的，有效温度由原子-光子相互作用强度决定。这种行为表征了相关超辐射跃迁的静态和动态临界指数。出于这些考虑，我们开发了一个通用的Keldysh路径积分的方法，使我们能够研究物理相关的非线性超出理想化的迪克模型。使用标准的图解技术，我们考虑到由于有限的原子数N的领先的顺序的修正。对于有限N，光子模式在有限温度下表现为阻尼的经典非线性振荡器。对于原子，我们提出了一个Dicke作用，可以解决任何N和正确地捕捉原子的去极化由于耗散退相。
2013-01-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
