Entanglement in the Process of Stimulated Brillouin Scattering of Light
用二维振子模型描述了受激布里渊散射过程。讨论了光子-声子模与物质相互作用后出现的纠缠现象。
2002-12-24 quant-ph
Optomechanical compensatory cooling mechanism with exceptional points
布里渊散射光机系统的基态冷却受到实际样品缺陷的限制。本文提出了一种新的布里渊散射光机系统例外点补偿冷却机制。通过在光学和机械模式下使用EP，有效地补偿了有限的冷却过程。本文首次发现了由两个具有特定相对角度的缺陷诱导的双EP系统，它不仅具有主动控制光模耦合强度的功能，而且具有主动控制布里渊声子模的功能。我们的研究结果为多模系统中光-机相互作用的控制提供了新的工具，并为量子应用中基于声子冷却的量子态转移和量子接口协议的实现提供了可能性.
2022-09-07 physics.optics quant-ph
Brillouin optomechanics in the quantum ground state
体声波谐振器由于具有较长的相干时间以及与光子和超导量子比特的可控耦合，在微波-光转换器中具有重要的应用前景。然而，为了使光机械换能器在没有有害的附加噪声的情况下操作，机械模式必须处于量子基态。这在最近的基于其他类型的机械谐振器的转导演示中已经证明是具有挑战性的，其中激光的吸收引起声子模式的加热。在这项工作中，我们演示了基态操作的布里渊光学机械系统组成的石英体声波谐振器内的光学腔。该系统在稀释制冷机内的$\sim$ 200 mK温度下运行，这是通过设计系统使其在冷却期间自对准并且对机械振动相对不敏感而实现的。我们展示了几种声子模式的光机耦合，并进行边带不对称测温，以证明在基温下低于0.5声子的热占据。这构成了迄今为止在量子基态中测量的最重的（$\sim$ 494 $μ$ g）机械物体。进一步的测量证实，激光加热对声子占据的影响可以忽略不计。我们的研究结果为基于体声波谐振器的低噪声、高效率的微波-光转换铺平了道路。
2023-03-08 physics.optics quant-ph
Superfluid Brillouin Optomechanics
光学机械系统将电磁腔耦合到通常由固体物体形成的机械谐振器。这些系统可获得的现象的范围取决于机械谐振器的特性以及它耦合到腔场的方式。在这两个方面，由超流液氦形成的机械谐振器提供了几个吸引人的特征：低电磁吸收，高导热性，消失的粘度，众所周知的机械损耗，以及与低温腔的原位对准。此外，它提供的自由度与固体的自由度在性质上不同。在这里，我们描述了一个光学机械系统组成的微型光学腔充满超流氦。腔镜以近乎完美的重叠定义光学和机械模式，从而产生约3 kHz的光机耦合率。这种耦合被用来驱动超流体;它也被用来观察超流体的热运动，分辨平均声子数低至11。
2016-02-18 physics.optics quant-ph
Competition between the Modulation Instability and Stimulated Brillouin Scattering in a Broadband Slow Light Device
我们观察到之间的竞争的调制不稳定性（MI）和受激布里渊散射（SBS）在9.2 GHz的宽带SBS慢光器件，其中一个标准的20公里长的单模LEAF光纤被用作SBS介质。当LEAF光纤在~1.55 μm波长处具有强色散时，MI占主导地位，并消耗了大部分泵浦功率。在基于LEAF光纤的系统中，MI的优势抑制了SBS增益，降低了SBS慢光延迟，并将SBS增益带宽限制在126 dB \cdot GHz。在色散位移的高非线性光纤中，由于MI的抑制，SBS慢光延迟得到改善，导致增益带宽积为344 dB \cdot GHz，受到我们可用的泵浦功率0.82 W的限制。
2010-04-20 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
Quantum Information-Theoretic Analysis of Optical Fiber Sensing via Stimulated Brillouin Scattering
Emmy-Noether Group Theoretical Quantum Systems Design（艾米·诺特理论量子系统设计组）；Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
该研究开发基于受激布里渊散射的光纤传感与入侵检测的量子信息理论框架，推导相关输入输出关系，确定最优测量设置，提出自适应方法并将其应用于光纤窃听检测。
2026-10-12 physics.optics quant-ph
Enhanced mechanical squeezing in an optomechanical system via backward stimulated Brillouin scattering
本研究提出利用后向受激布里渊散射增强多模光机械系统中达芬机械模式的压缩，通过相干声子-光子相互作用提供额外冷却通道，显著提高压缩度及热噪声鲁棒性，并有望推广至其他量子系统。
2023-11-14 quant-ph
Quantum coherent control in pulsed waveguide optomechanics
在波导系统中对传播的声激励进行相干控制是一种有趣的操纵和再现经典和量子信息的方法。到目前为止，这些相互作用，通常是基于光机械谐振器或布里渊散射，已经研究了在稳态政权使用连续波。然而，波导实验往往是基于光泵脉冲，需要在一个动态的框架处理。在本文中，我们提出了一个有效的哈密顿形式主义的动态制度，使用光脉冲，链接波导光学力学和腔光学力学，它可以用于经典和量子制度，包括量子噪声。在此基础上，在非耗尽假设下给出了耦合模方程的封闭解，并发现在电流布里渊波导中，利用脉冲可以达到强耦合区。我们进一步研究了波导光力学中的几个可能的实验，包括基于布里渊的相干传输，布里渊冷却和光声纠缠。
2022-04-04 quant-ph
Fundamental Limits of Eavesdropper Detection and Localization in Optical Fiber via Stimulated Brillouin Scattering
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
本文通过建立二元假设检验模型，比较现有技术与未来量子技术在光纤中利用受激发射布里渊散射检测窃听器的性能及量子极限。
2026-04-18 quant-ph
Optomechanical entanglement induced by backward stimulated Brillouin scattering
提出基于后向受激布里渊散射（BSBS）的光机械纠缠生成方案，通过增强机械耦合强度使纠缠提升至少一个数量级，且对热涨落稳健，可应用于量子信息处理、传感与计算。
2024-05-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of Brillouin optomechanical strong coupling with an 11 GHz mechanical mode
实现与高频声子的腔-光机强耦合为量子技术的发展提供了丰富的途径，包括量子态转移、存储和转导，以及使宏观声子自由度的几个基础研究成为可能。然而，实现这种与GHz机械模式的耦合已被证明是具有挑战性的，其中一个突出的障碍是许多材料中的材料和表面诱导的光学吸收。在这里，我们规避这些挑战，并报告观察光学机械强耦合到一个高频率（11 GHz）的熔融石英回音壁微谐振器通过电致伸缩布里渊相互作用的机械模式。使用光外差检测方案，反斯托克斯光从谐振腔背散射测量和正常模式分裂和避免交叉观察记录的光谱，提供明确的签名强耦合。通过使用辅助泵浦共振，光机械耦合率达到高达$G/2π= 39 \ \text{MHz}$的值，其中耦合主导光学（$κ/2π= 3 \ \text{MHz}$）和机械（$γ_\text{m}/2π= 21 \ \text{MHz}$）振幅衰减率。我们的发现为利用光和声进行光量子控制提供了一种很有前途的新方法。
2019-01-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Low threshold quantum correlations via synthetic magnetism in Brillouin optomechanical system
本文提出在布里渊光机械系统中利用相位调制的声子跳跃耦合诱导合成磁性，从而在低驱动阈值和低耦合强度下产生对热噪声鲁棒的量子关联，并观察到突然死亡与复苏现象，为量子通信、传感和计算提供新途径。
2024-09-02 quant-ph
Slow Light through Brillouin Scattering in Continuum Quantum Optomechanics
提出利用双泵浦受激布里渊散射在纳米光纤中实现无增益无损耗、宽带宽的单光子级慢光，并分析热声子噪声可忽略的条件。
2024-07-22 quant-ph
All-Optical Brillouin Random number Generator
Moscow Center for Advanced Studies（莫斯科高等研究中心）；Dukhov Research Institute of Automatics (VNIIA)（杜霍夫自动仪器研究所）；Institute for Theoretical and Applied Electromagnetics（理论与应用电磁学研究所）
基于布里渊光学机械系统，提出一种全光随机数生成器，通过控制外部泵波振幅和种子波强度实现随机比特序列的生成，并通过NIST测试验证其有效性。
2026-02-24 physics.optics quant-ph
Broadband optical nonreciprocity via nonreciprocal band structure
本研究针对单腔布里渊光机系统难以同时实现宽带宽和高隔离度光学非互易性的挑战，提出利用一维光机械阵列，通过方向性光泵浦诱导的受激布里渊散射透明形成非互易能带结构，成功实现兼具宽带宽与高隔离度的光学非互易性，为探索非互易拓扑光子和声子相等集体效应提供了新途径。
2023-09-05 physics.optics quant-ph
Quantum Theory of Continuum Optomechanics
我们提出了连续光力学的基本成分，即适当的扩展腔光力学概念的光子和声子的相互作用在一个扩展的波导。我们介绍了一个真实的空间图片，并认为耦合项可能会出现在领先的空间导数。这幅图使我们能够讨论量子噪声、耗散和波导入口处的正确边界条件。连接到光学机械阵列以及在波导中的布里渊散射理论的突出。我们确定了“强耦合制度”的连续光力学，可能在未来的实验中访问。
2016-10-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Spontaneous Brillouin Scattering in a Few-Mode Optical Fiber
Department of Natural Sciences, International Christian University（国际基督教大学自然学部）
该研究通过异频检测在 few-Mode 光纤中观测并定量分析了自发布里渊散射，揭示了前向和后向散射机制及其物理特性，为量子应用和光机械学提供了新视角。
2026-01-10 physics.optics quant-ph
Synthetic magnetism enhanced mechanical squeezing in Brillouin optomechanical system
本研究提出基于布里渊光力学系统合成磁效应的力学压缩方案，通过调制声模与力学振子的耦合产生远超3dB极限的抗热噪声压缩，可通过相位调控压缩幅度，适用于量子信息、传感等领域。
2024-06-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spectral splitting of a stimulated Raman transition in a single molecule
针对单分子水平拉曼散射研究的难点，研究人员通过共模共振、大振动频差及低温条件实现单分子相干受激拉曼跃迁，观测到特征光谱劈裂并建模，为固态量子光学等应用奠定基础。
2023-07-20 quant-ph
Dynamical emission of phonon pairs in optomechanical systems
多声子态在量子信息处理和量子精密测量中起着重要的作用。本文提出了一种基于受激喇曼绝热通过技术在单腔光机系统中实现声子对动态发射的方案，其中光腔由两束高斯脉冲激光驱动。通过研究态布居和平均声子数的量子轨迹，我们发现在适当的参数条件下，可以实现动态声子对发射，并且通过控制泵浦激光器的连续脉冲之间的时间间隔，可以实现动态声子对发射。特别是，对力学模式的标准和广义二阶关联函数的数值结果表明，该系统可以表现为反聚束声子对发射体。我们的建议可以扩展到实现一个反聚束$n$ -声子发射器，它有潜在的应用在片上量子通信。
2021-12-26 quant-ph
Microwave-controlled optical double optomechanically induced transparency in a hybrid piezo-optomechanical cavity system
提出了一种在压电-光机械混合腔系统中产生微波控制的光学双光机械诱导透明（OMIT）的方案，该方案将压电光机械晶体AlN-纳米梁谐振器置于超导微波腔中，AlN-纳米梁谐振器可以同时被通过辐射压力产生的光场和通过压电相互作用产生的微波场驱动.结果表明，在强泵浦光场通过光波导作用于光机晶体谐振腔，强激励微波场作用于超导微波谐振腔的情况下，在弱输出探测场中可以观察到双OMIT窗口。其机理是该系统可形成N型四能级系统，当相应能级上施加两个驱动场和一个探测场时，在不同能级通道间的量子干涉作用下，三阶非线性吸收被相长量子干涉增强，而线性吸收被相消量子干涉抑制，结果，产生双OMIT窗口。我们的方案可用于实现固态量子系统中的高速光开关、高分辨率光谱学、相干布居数俘获或量子信息处理。
2018-07-03 quant-ph
Quantum-limited amplification and parametric instability in the reversed dissipation regime of cavity optomechanics
腔光机械现象，如冷却，放大或光机械诱导的透明度，出现由于参数耦合的电磁和机械谐振器的耗散率的强烈不平衡。在这里，我们分析了反向耗散制度的机械能弛豫率超过电磁腔的能量衰减率。我们证明，这种机制允许电磁模式的机械诱导放大（或冷却）。增益，带宽，和增加的噪声，这种电磁放大器的推导和比较，在正常的耗散制度的放大。此外，我们还分析了参量不稳定性，即光机械布里渊激光，并将其与传统的光机械声子激光进行了对比。最后，我们提出了一个实验方案，实现了反向耗散制度，使用参数耦合和光学机械冷却与第二电磁模式，使量子限制放大。高Q超导微波谐振器的最新进展使反向耗散机制在实验上成为可能。
2014-07-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
