Quantum memories based on engineered dissipation
长时间无中断地存储量子信息是大多数量子信息技术的主要要求。一种非常吸引人的方法是使用自校正哈密顿量，即定制量子位之间的局部相互作用，使得当系统弱耦合到冷浴时，热化过程需要很长时间。在这里，我们提出了一种替代的，但更强大的方法，其中耦合到一个浴工程，使耗散保护编码的量子比特对更一般的错误。我们表明，该方法可以实现本地在四维晶格几何形状的复曲面代码的装置，并提出了一个简单的2D设置的原理实验证明。
2011-01-31 quant-ph
Synchronized Aharonov-Bohm Motifs via Engineered Dissipation
Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid ICMM-CSIC（马德里材料科学研究所）
研究通过结合外部规范场与晶格几何的相互作用，以及工程化耗散，实现旋转对称自旋几何中的鲁棒自旋同步，即Aharonov-Bohm图案，具有任意阶的循环对称性。
2026-06-04 cond-mat.other quant-ph
Engineered Dissipation for Thermal-State Tracking Across Quantum Criticality
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）
本文提出基于工程化粒子数电流的马尔可夫耗散框架，用于穿越量子临界点的有限时间热态追踪，在横向场伊辛模型中显著抑制热激发偏差并实现更陡峭的残差标度。
2026-10-06 cond-mat.stat-mech quant-ph
Temporal Diffraction Grating for Engineered Superconducting Qubit Dissipation
Washington University（华盛顿大学）；University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究利用边带调制在超导量子比特中设计耗散，通过脉冲控制开启按需珀塞尔衰变通道，切比雪夫传播器模型揭示其与N缝夫琅禾费衍射对应，可控制耗散谱特征，为超导电路中工程耗散塑造及开放量子系统动力学提供新方法。
2026-07-21 quant-ph
Engineered dissipation to mitigate barren plateaus
针对变分量子算法中的贫瘠高原问题，本文提出在电路层间引入工程化 Markovian 损耗以恢复模型可训练性，并通过合成与量子化学实验验证其有效性。
2024-09-10 quant-ph
Detecting itinerant microwave photons with engineered non-linear dissipation
单光子探测是在量子极限进行传感的关键资源，也是基于测量的量子计算的使能技术。光频光子探测依赖于各种天然材料的不可逆光辅助电离。然而，微波光子的能量比光学光子低5个数量级，因此无法在宏观尺度上触发可测量的现象。在这里，我们报告了一个单一的两个能级系统（量子比特）和微波谐振器之间的一种新型的相互作用的观察。这两个量子系统不相干地相互作用，相反，它们共享一个共同的耗散机制到冷浴：当且仅当光子进入谐振器时，量子比特不可逆地切换到其激发态。我们已经使用这种高度相关的耗散机制来检测撞击在谐振器上的巡游光子。该方案不需要光子波形的任何先验知识，也不需要其到达时间，并且主要的退相干机制不会触发虚假检测事件（暗计数）。我们证明了58%的检测效率和创纪录的低暗计数率为1.4每毫秒。这项工作建立了工程非线性耗散作为一个关键的资源，一类新的低噪声非线性微波探测器。
2019-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced Sensitivity near a Quantum Exceptional Point in the Absence of Engineered Dissipation
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；MIT Lincoln Laboratory（麻省理工学院林肯实验室）
通过超导电路实现无耗散PT二聚体模拟，在非量子极限区域观测到奇异点附近的灵敏度增强。
2026-06-16 quant-ph
Observation of multiple steady states with engineered dissipation
本文在一维十量子比特超导处理器中引入工程噪声，基于主方程随机展开模拟多体开放量子系统，并通过 Floquet 工程形成的强对称性观测到多个稳态。
2023-08-25 quant-ph
Watt-level coherent microwave emission from dissipation engineered solid-state quantum batteries
通过耗散工程实现固态量子电池的高功率相干微波发射
2025-12-04 physics.app-ph quant-ph
Dissipation-engineered dual-charger quantum batteries
Dalian University of Technology（大连理工大学）；Henan Normal University（河南师范大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Southwest Jiaotong University（西南交通大学）
该研究提出耗散工程双充电器量子电池架构，利用非平衡耗散稳定存储能量，实现存储能量和功熵随能级线性缩放，为稳定可扩展量子能量存储提供新策略。
2026-08-11 quant-ph
Entangling Nuclear Spins by Dissipation in a Solid-state System
纠缠是量子力学的一个迷人的特征，也是大多数量子信息处理任务的关键成分。然而，纠缠的产生通常会受到不必要的耗散的阻碍，这是由于系统与其环境的不可避免的耦合。在这里，我们报告了一个实验，如何纠缠两个$^{13}$ C核自旋通过工程耗散在氮空位系统。我们利用电子自旋作为辅助，并结合幺正过程与辅助的光泵浦一起实现工程耗散，并确定性地产生两个核自旋的纠缠态，独立于它们的初始状态。我们的实验证明了工程耗散作为在固态系统中产生多量子比特纠缠的工具的力量。
2020-06-01 cond-mat.dis-nn quant-ph
Pointer States via Engineered Dissipation
指针态是开放量子系统中持久的高保真态。我们展示了如何在一个非马尔可夫开放量子系统的任何纯态可以作为一个指针状态的行为通过适当的工程耦合到环境通过开环周期性控制。设计的指针状态被构造为受控开放系统动力学的近似不动点，以这样的方式，它们被保证以由动力学设计的相对精度确定的保真度持续很长时间。我们提供了定量的最小保真度的界限，通过识别对称性和遍历性条件，消相干诱导扰动必须遵守的控制存在，并开发明确的脉冲序列工程任何所需的一组正交状态指针状态。这些一般的控制协议，通过精确的数值模拟，以及在现实的单和双量子比特耗散系统的半经典近似验证。我们还研究了控制缺陷的作用，并表明，虽然指针状态工程协议是非常强大的系统脉冲误差的存在下，后者也可能导致意外的指针状态生成动态解耦实现，解释在最近的实验中观察到的初始状态的选择性。
2011-06-23 quant-ph
Quantum Thermal Amplifiers with Engineered Dissipation
一个三端器件，能够控制流经它的热流，被称为量子热晶体管，每当它放大两个输出电流作为对作用在其第三端的外部源的响应时。在解决系统配置的不同工程选项的方向上已经提出了若干努力。在这里，我们坚持这样的方案，即这种设备被实现为与三个单独的热浴相互作用的三量子比特系统。然而，另一个有趣的方向是如何设计热库来放大电流放大。在这里，我们推导出一个量子动力学方程的系统的演化，研究不同的耗散热噪声的作用。我们比较放大增益在不同的配置和分析的作用，在一个系统中表现出热晶体管效应的相关性，通过借用量子信息理论的措施。
2022-08-26 quant-ph
Quadratic speed-up of quantum adiabatic evolution with engineered dissipation
International Center for Quantum Materials, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院量子材料中心）；Wilczek Quantum Center, Shanghai Institute for Advanced Studies（上海高等研究院费曼量子中心）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）；Beijing Key Laboratory of Quantum Devices, Peking University（北京大学北京量子器件重点实验室）
提出一种工程耗散协议，通过滤波库诱导瞬时能量本征基矢上的向下跃迁，将非绝热泄漏连续弛豫回低能区，从而将运行时间标度从封闭系统的O(Δ^{-2})改善到O(Δ^{-1})。
2026-11-05 quant-ph
Heisenberg-limited Hamiltonian learning continuous variable systems via engineered dissipation
针对连续变量量子系统，提出基于工程化耗散的解析框架，实现了海森堡极限下玻色哈密顿量学习，演化时间随模式数对数增长，并给出无界生成元的绝热近似估计。
2025-05-31 math-ph math.MP quant-ph
Steady state entanglement of two superconducting qubits engineered by dissipation
我们提出了一个在电路QED装置中耗散制备两个超导量子比特纠缠稳态的方案。结合谐振器光子损耗，一个耗散过程已经存在于设置中，与一个有效的双光子微波驱动器，我们设计了一个有效的衰减机制，准备一个最大纠缠态的两个量子比特。这种状态然后被维持为被驱动的、耗散的进化的稳态。耗散态制备协议的性能进行了分析研究和数值验证。鉴于所提出的方案的实验实施，我们调查潜在的实验缺陷的影响，并表明，我们的计划是强大的参数的小偏差。我们发现，与目标状态的高结晶度可以实现与国家的最先进的3D，以及与更常用的2D transmons。我们的研究结果为在电路量子电动力学中证明纠缠稳态开辟了一条途径。
2014-05-14 quant-ph
Engineered dissipation induced entanglement transition in quantum spin chains: from logarithmic growth to area law
最近的理论工作表明，相干幺正动力学和随机测量之间的竞争，由环境执行，沿波函数轨迹可以引起的纠缠标度的过渡。在这项工作中，这些以前的研究的补充，我们分析的情况下，汉密尔顿和耗散动力学的作用是颠倒的。我们考虑一个工程耗散，它稳定了量子自旋$-1/2$链的纠缠相，而竞争的单粒子或相互作用的哈密顿动力学诱导一个解纠缠相。在单粒子幺正动力学模型中，我们发现当幺正演化和非幺正演化的竞争比增大时，系统经历了从对数增长到面积增长的纠缠转变.我们的证据表明，过渡体现在状态依赖的观测量在有限的竞争比的哈密顿量和测量动力学。另一方面，它在由林德布拉德主方程控制的随机平均稳态动力学中是不存在的：尽管纯粹的耗散动力学稳定了纠缠态，但对于任何非零的哈密顿贡献，系统最终都无法挽回地处于无序状态。此外，单轨迹分析表明，纠缠熵的分布构成了一个有效的指标的过渡。作为补充，我们探讨了耗散与相互作用哈密顿量产生的相干动力学的竞争，并证明了纠缠跃迁也发生在这第二个模型。我们的研究结果表明，这种类型的过渡发生在更广泛的一类哈密顿，强调其鲁棒性监测开放量子多体系统。
2021-06-18 cond-mat.other quant-ph
Steady-State Entanglement by Engineered Quasi-Local Markovian Dissipation
我们描述和构建时间无关的马尔可夫动力学驱动有限维多体量子系统的目标（纯）纠缠稳态，受物理局域性约束。在所需的稳定任务不能完全基于本地耗散手段来实现的情况下，我们允许本地哈密顿控制，或者，如果后者不是一个选项，我们适当地限制了一组容许的初始状态。在这两种情况下，我们提供了算法，用于构建一个主方程，实现预期的目标，并显示如何才能真正延长流形的稳定状态。特别是，我们提出了准本地控制协议耗散工程多部GHZ“猫”状态和W状态的$n$量子位。对于GHZ状态，我们发现，不存在可扩展的程序实现稳定从任意的初始状态，而这是可能的目标W状态的一个合适的组合的两体哈密顿量和耗散。有趣的是，对于这两个纠缠类，我们表明，准本地稳定可能是可缩放的条件下实现初始化的系统在一个大的，适当选择的子空间。
2013-04-15 quant-ph
Initial demonstration of a quantum heat engine based on dissipation-engineered superconducting circuits
Aalto University（阿尔托大学）；VTT Technical Research Centre of Finland（芬兰技术研究中心）
利用超导电路和量子电路冰箱作为可调热库，通过量子奥托循环实现量子热机，测量到正输出功率和效率。
2026-06-29 quant-ph
Microcavity-engineered plasmonic resonances for radiation enhancement and strong coupling of a quantum emitter
局域表面等离子体激元共振在基础物理和应用物理中对光场的亚波长限制具有重要意义，但强耗散使量子相干过程的实现面临挑战。在这里，我们建议工程师的电磁环境的金属纳米粒子（MNP）使用光学微腔。建立了描述MNP-微腔相互作用的量子解析模型，揭示了MNP-微腔相互作用显著增强的偶极辐射和相应降低的等离子体模欧姆耗散。因此，当与量子发射器相互作用时，微腔设计的MNP将量子产率提高了40倍以上，辐射功率提高了一个数量级以上。此外，该系统可以进入腔量子电动力学的强耦合区，为等离子体量子电动力学、量子信息处理、精密传感和光谱学的研究提供了一个很有前途的平台。
2017-05-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Autonomous quantum error correction and quantum computation
在这项工作中，我们提出了一个一般的理论框架，自主校正的量子器件的研究。首先，我们确定了一个必要的和充分的修订版本的Knill-Laflamme条件的存在，工程Lindbladian提供保护，最多$c$连续错误的自然耗散，从而产生一个有效的逻辑消相干率抑制到顺序$c$。此外，我们证明了这种工程耗散可以与错误透明哈密顿（ETH）的广义实现相结合，以便在逻辑空间中执行量子计算，同时保持相同程度的抑制退相干。最后，我们介绍了一种形式主义预测与精度的自然，工程耗散源和广义ETH的相互作用所产生的逻辑代码空间中的紧急动态。
2021-03-08 quant-ph
Non-Hermitian topological quantum states in a reservoir-engineered transmon chain
本文提出在储层工程化的transmon链中实现非厄米拓扑量子相，通过结合密度矩阵重整化群和第三量子化方法求解Lindblad主方程，证明了在简单反射测量中可观测到拓扑端模及相变，并展示了被动产生的长程量子纠缠。
2022-10-06 cond-mat.str-el quant-ph
Stabilization of multi-mode Schrodinger cat states via normal-mode dissipation engineering
非高斯量子态已经通过工程耗散在单模和双模电路量子电动力学结构中确定性地制备和自主稳定。然而，目前还不知道如何将这种技术扩展到多模非高斯系统。在这里，我们将耗散工程升级到非线性谐振器阵列的集体（正常）模式，并展示如何稳定多模薛定谔猫态。这些态是在任意数目的腔中离域的单模相干态的多光子和多模量子叠加。我们考虑定制的耗散耦合谐振器之间的参数驱动，并具有现场的非线性，这是一个克尔型非线性或工程双光子损耗。对于这两种类型的非线性，我们发现相同的精确封闭形式的解决方案的二维稳态流形的叠加的多模薛定谔猫态。进一步证明了在强耗散耦合的Zeno极限下，偶宇称多模猫态可以确定性地从真空中制备。值得注意的是，工程双光子损失引起了一个快速弛豫的稳定状态，保护状态准备退相干由于内在的单光子损失和定制耗散耦合的缺陷，在较长的时间设置。弛豫时间与系统大小无关，使得状态准备可扩展。多模猫态自然地被赋予了随系统大小呈指数增加的噪声偏置，并且因此可以被用于量子信息的增强的鲁棒编码。
2021-11-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hardware-Efficient Stabilization of Entanglement via Engineered Dissipation in Superconducting Circuits
本研究提出并实验验证了一种利用超导电路现有硬件通过拉曼过程工程化非局域耗散通道来稳定纠缠态的方法，实现了高保真度的贝尔态和W态。
2024-07-18 quant-ph
Enhancing Kerr-Cat Qubit Coherence with Controlled Dissipation
该研究针对Kerr-cat量子比特（KCQ）比特翻转时间受限的问题，通过实验揭示其源于量子比特流形外的泄漏，并利用哈密顿约束与工程化耗散相结合的方法将泄漏布居数冷却回原流形，成功将比特翻转时间提升至3.6毫秒，为玻色子量子纠错提供了新途径。
2025-11-02 quant-ph
Observation of wave-packet branching through an engineered conical intersection
在化学反应中，相干演化和耗散之间的相互作用是决定诸如速率和产率等关键性质的核心。特别令人感兴趣的是两个势能面在称为圆锥形交叉点（CI）的特征处交叉的情况，导致当存在转振阻尼时可能促进超快和高效反应的非绝热动力学。涉及CI的一个突出的化学反应是视紫红质中的顺反异构化反应，这对视觉至关重要。实际分子系统中的CI通常通过光学泵浦-探测光谱进行研究，该光谱具有苛刻的光谱带宽和时间分辨率要求，并且环境的精确控制具有挑战性。理解化学反应的一个补充方法是使用量子模拟器，可以提供更广泛的可观测量，尽管到目前为止，将强相互作用的线性（振转）和非线性（电子）自由度与工程耗散相结合还有待证明。在这里，我们创建一个可调CI在混合量子位振荡器电路QED处理器，并同时跟踪反应波包和电子量子位在时域。在我们的模型中，我们将电子量子位的退相确定为驱动波包沿反应坐标分支的机制。此外，我们直接观察到增强的分支时，波包通过CI。因此，影响化学反应的力可以被视为取决于波包相对于CI的位置的有效测量引起的移相速率。我们的研究结果为更复杂的化学动力学模拟奠定了基础，为耗散在确定感兴趣的宏观量（如化学反应的量子产率）中的作用提供了更深入的见解。
2022-02-04 quant-ph
Observation of a broadband Lamb shift in an engineered quantum system
由于宽带电磁真空涨落引起的能级的移动，即兰姆移动，在量子电动力学的发展和理解原子光谱中起着关键作用。目前，由于诸如量子计算的应用中的极端精度要求，工程量子系统中的小能量偏移是至关重要的。然而，在没有可调环境的情况下，在其原始宽带情况下解决兰姆移位是具有挑战性的。因此，在原子系统以外的环境中的观测仅限于由窄带模式组成的环境。在这里，我们观察到一个宽带兰姆位移在高品质的超导谐振器，一个场景也访问静态位移无法在兰姆的实验。我们测量几兆赫的基本谐振器频率的连续变化，通过外部调谐的工程宽带环境，这是基于混合正常金属-超导隧道结的耦合强度。我们的研究结果可能会改善高质量工程量子系统的耗散控制，并为使用这种混合实验平台研究合成开放量子物质开辟新的可能性。
2019-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Continuous Generation and Stabilization of Mesoscopic Field Superposition States in a Quantum Circuit
虽然耗散被广泛认为对量子相干性有害，但当适当地设计时，它可以导致非平凡纯量子态的稳定。我们提出了一个利用耗散工程在腔中连续产生和稳定薛定谔猫态的方案。我们首先通过双光子驱动和耗散产生具有确定宇称的非经典光子态，然后稳定这些瞬态以抵抗单光子衰变。单光子稳定是自主的，并通过第二个工程浴，利用光子数依赖的频率分裂，由于克尔相互作用在电路QED的强色散制度。从浴加腔的哈密顿量出发，我们导出了一个只考虑腔光子态的有效模型，以及相关物理量的解析表达式，如稳定率。这种猫态的确定性生成是执行通用量子计算的关键因素之一。
2014-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Dissipative State Engineering of Complex Entanglement with Markovian Dynamics
University of Liège（列日大学）
通过工程化马尔可夫动力学实现复杂纠缠态的稳态生成，利用耗散通道驱动系统至理想簇态，验证了其在量子计算中的应用潜力。
2026-01-14 quant-ph
A dissipative quantum reservoir for microwave light using a mechanical oscillator
从精确测量到控制单个量子系统，系统与其环境的隔离通常是可取的;然而，耗散也可以是一种有用的资源。值得注意的是，工程耗散使得原子、离子或超导量子比特的量子态的制备以及它们的稳定化成为可能。这是通过适当地设计耦合到由电磁模式形成的耗散冷储存器来实现的。类似地，在腔机电和光机械领域中，对机械振荡器的控制利用电磁自由度的固有冷耗散性质。打破这种范式，最近的理论工作已经考虑了相反的制度，其中机械振荡器的耗散占主导地位，并提供了一个冷的，耗散水库的电磁模式。在这里，我们实现了微波腔光机系统中的这种反向耗散制度，并实现了准瞬时，微波光的冷水库。耦合到这个水库能够操纵微波腔的敏感性，对应于微波场的动态反作用控制。此外，我们观察到参数不稳定性的开始，即微波的受激发射（激射）。同样重要的是，水库可以作为一种有用的量子资源。我们证明这一点，采用工程冷水库实现大增益（40分贝以上）相位保持微波放大器，操作0.87量子以上的限制由量子力学施加的附加噪声。这种耗散冷库形成微波纠缠方案的基础，耗散量子相变的研究，具有无限增益带宽产品的放大器和非互易设备，从而扩展了量子限制微波操纵技术的可用工具箱。
2016-09-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Disorder in dissipation-induced topological states: Evidence for a different type of localization transition
对非平衡量子相变的探索经常受到驱动和耗散的趋势的阻碍，从而产生有效温度，导致经典行为。当耗散被设计成驱动系统进入一个非平凡的量子相干稳态时，这会有所不同吗？在这项工作中，我们揭示了这个问题，通过研究最近引入的耗散引起的陈拓扑状态的无序的影响，并检查厄米稳态密度矩阵或纠缠哈密顿的本征模。我们发现，类似于平衡，每个朗道带有一个单一的离域水平附近的中心。然而，使用三种不同的有限尺寸标度方法，我们表明，临界指数$ν$描述接近离域状态时的本地化长度的分歧是显着不同的平衡，如果无序引入到非耗散部分的动力学。这表明在冷原子实验中可以获得一种不同类型的非平衡量子临界普适性类。
2021-06-25 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Engineered Tunable Decay Rate and Controllable Dissipative Dynamics
利用量子振子自旋玻色子模型描述的辅助隧穿自由度的调制，研究了二能级系统（量子比特）的操纵耗散动力学。我们的结果表明，量子比特的退相干率可以显着抑制，同时其品质因数提高。此外，调制的动态磁化率表现出多峰特征，这是指示的基础结构和可测量的实验。我们的研究结果表明，组合自由度和量子比特之间的相互作用是至关重要的减少量子比特的耗散和扩展量子操作的相干制度大得多。该策略可用于对抗量子信息处理中量子相干性的恶化。
2022-04-06 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph physics.chem-ph
Assessment of weak-coupling approximations on a driven two-level system under dissipation
与开放量子系统相关的标准弱耦合近似已被广泛用于描述与量子比特频率相比耗散相对较弱的二能级量子系统。然而，最近的进展，在实验实现的受控量子系统的按需工程耗散水平的增加，激发了精度的研究，在参数制度的近似的有效性，特别是在存在的时间依赖性驱动字段的问题。在本文中，我们解决弱耦合近似的精度通过研究驱动量子比特通过数值精确和非微扰的方法称为随机刘维尔-冯诺依曼方程耗散。通过考虑弱驱动场和具有高截止频率的冷欧姆环境，我们使用Markovian Lindblad主方程作为SLED方法的比较点，并研究浴诱导的能量漂移对量子比特动力学的影响。我们还提出了一个度量，可以在实验中使用映射的有效性的林德布拉德方程在预测的驱动量子比特的稳态的制度。此外，我们研究了著名的莫洛三重态的签名，并观察到它的熔毁由于耗散在实验可行的参数制度的电路电动力学。除了揭示林德布拉德方程的实际局限性之外，我们希望我们的结果能够启发未来工程开放量子系统的实验研究，其精确建模可能受益于非微扰方法。
2022-01-31 quant-ph
Steady States of a Single Trapped-Ion Spin Coupled to an Engineered Non-Markovian Bath
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）
该研究利用囚禁离子量子模拟器模拟单个自旋 - 1/2 驱动 - 耗散系统，通过实验比较非马尔可夫与马尔可夫浴场稳态，发现非马尔可夫通道能显著改变稳态，展示了结构化环境中量子系统的丰富性，为量子库工程开辟新可能。
2026-08-25 quant-ph
Collective dissipation engineering of interacting Rydberg atoms
本研究在里德伯原子系统中实现了可调的态分辨损耗通道，揭示了相互作用驱动的奇异点偏移和构型选择性Zeno效应，并展示了其在多体链中蒸馏不需要自旋构型的潜力，为强相互作用开放量子系统的耗散工程提供了新方法。
2025-09-08 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Probing non-equilibrium dissipative phase transitions with trapped-ion quantum simulators
本文为囚禁离子量子模拟器提出实验方案，通过连续弱光泵浦或Floquet动力学工程实现可控耗散，在耗散横场伊辛模型中探测非平衡稳态相变，数值表明小系统即可观测到强特征。
2023-12-01 quant-ph
Reservoir engineering with localized dissipation: dynamics and pre-thermalization
从资源的角度来看，仅使用局部工程耗散的储层工程晶格状态是非常有吸引力的，但可能遭受长弛豫时间。在这里，我们研究了局域耦合到单个压缩库的玻色晶格系统的弛豫动力学。这样的系统可以弛豫到具有长程纠缠的高度非平凡的纯态。在大系统尺寸的限制下，通过类比局域杂质的散射，可以得到耗散谱的解析表达式。这使我们能够研究从微扰弛豫到缓慢的量子芝诺制度的交叉。我们还发现了制度的可能性，由于一个令人惊讶的阻抗匹配现象的加速松弛。我们还研究了中间时间行为，确定了一个长寿的“prethermalized”状态相关的存在于一个光锥状区域。这个中间态可以是准定态的，并且与最终的耗散定态的纠缠特性有很大的不同。
2020-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stable Quantum-Correlated Many Body States through Engineered Dissipation
本文利用最多49个超导量子比特和耗散辅助比特，制备横场Ising模型低能态并研究Heisenberg模型输运，证明工程化耗散可在含噪声处理器上可扩展地制备稳定纠缠多体态。
2024-04-05 quant-ph
Controlling Quantum Transport via Dissipation Engineering
受量子光学和冷原子中耗散过程的微观控制的启发，我们发展了一个开放系统框架来研究强相互作用费米子系统中输运的耗散控制，这与固态和冷原子实验都有关。我们展示了如何亚间隙电流表现出多个Andreev反射-在库珀对存在的电子的受激运输-可以通过工程超导导线或超流原子气体控制。我们的方法结合了通道内的耗散，这是自然发生的，可以在冷气体实验中设计。这为在强相互作用系统中设计许多具有传输的现象提供了机会。作为例子，我们考虑粒子的损失和失相，并注意到不同的微观起源电流的不同行为。我们还展示了如何诱导非互易电子和库珀对电流。
2019-11-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Variational Dissipative Framework for Quantum Algorithms
Center on Frontiers of Computing Studies, Peking University（北京大学前沿计算研究中心）；School of Computer Science, Peking University（北京大学计算机学院）；Faculty of Information Science and Engineering, Ocean University of China（中国海洋大学信息科学与工程学院）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；China Center of Advanced Science and Technology（中国科学院科技政策与管理科学研究所）
提出一种变分耗散框架，通过辅助量子比特辅助的工程耗散模块与变分量子电路结合，扩展可制备的混合态空间，并应用于基态搜索和状态恢复任务。
2026-05-25 quant-ph
Dissipation-induced antiferromagnetic-like frustration in coupled photonic resonators
提出了一个基于库工程的反铁磁自旋系统的光子量子模拟器。我们考虑一个方案，二次驱动耗散克尔腔间接耦合通过有耗辅助腔。我们发现，辅助腔可以产生一个有效的耗散和哈密顿反铁磁腔之间的耦合。通过求解三角形腔结构的主方程，我们证明了系统的非平衡稳态与反铁磁伊辛模型的基态具有完全的相似性，表现出重要的阻挫特征。我们发现，当有效的光子跳跃幅度为零，工程的非局域耗散单独是能够诱导反铁磁相互作用和挫折。这个简单的方案可以推广到任意的晶格几何形状，为在受控的量子光学平台上模拟反铁磁性和挫折提供了一个完全可控的配方。
2020-12-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Cavity-based reservoir engineering for Floquet-engineered superconducting circuits
考虑到超导电路的例子，我们展示了如何Floquet工程可以与水库工程相结合的目标状态的控制准备。Floquet工程是指通过时间周期强迫来控制量子系统，通常在高频区域，因此系统有效地由具有新颖有趣性质的时间无关Floquet哈密顿量来控制。另一方面，在超导电路中，可以通过将人造原子（或量子比特）系统分散地耦合到泵浦泄漏腔来实现水库工程，使得诱导耗散引导系统进入期望的目标状态。这是不明显的，这两种方法可以结合起来，因为达到色散制度，其中系统和腔交换激励只是虚拟的，可以破坏驱动诱导的共振跃迁。然而，工作在扩展Floquet空间和治疗系统腔耦合以及驱动诱导的激发过程在同一立足点上微扰，我们确定制度，其中水库工程的目标Floquet状态是可能的，并准确地描述了一个有效的时间无关的主方程。我们成功地基准我们的方法在一个系统中的相互作用玻色子的基态进行Floquet工程磁场在不同的晶格几何形状的准备。
2022-11-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Topology by Dissipation in Atomic Quantum Wires
稳健的边缘态和非阿贝尔激发是物质拓扑态的标志，具有很好的应用前景，如“拓扑保护”的量子存储和计算。虽然到目前为止，拓扑相位已经专门讨论了在哈密顿上下文中，我们表明，这样的相位和相关的拓扑保护和现象也出现在开放量子系统与工程耗散。这里研究的具体系统是一个无自旋的原子费米子量子线在光晶格耦合到一个浴。由Lindblad主方程描述的耗散动力学的关键特征是Majorana边缘模式的存在，代表非局部消相干自由子空间。边缘状态的隔离是由线的p波配对体中的耗散间隙来执行的。我们描述耗散非阿贝尔编织操作内的马约拉纳子空间，我们说明了不敏感的缺陷。拓扑保护由系统密度矩阵的非平凡缠绕数来实现。
2011-05-30 cond-mat.quant-gas quant-ph
Engineered Open Systems and Quantum Simulations with Atoms and Ions
在过去的几十年里，原子、分子和光学（AMO）物理学的巨大实验进展使我们能够分离出单个、几个甚至多个微观粒子的集合体，并以一定的精度操纵它们的量子特性，这在几年前还是不可想象的。这套多功能的工具使得在各种物理平台上的多体哈密顿工程的成熟概念得以发展。然而，这些可用的工具也可以用来将哈密顿工程的场景扩展到更一般的刘维尔环境，除了相干动力学之外，还包括多体量子系统中的受控耗散。在这里，我们回顾了最近的理论和实验进展，在不同的方向沿着这些路线，特别关注的物理实现与原子和离子的系统。这包括数字量子模拟在一个一般的开放系统设置，以及工程和理解远离热力学平衡的系统的新类别。
2012-03-29 cond-mat.quant-gas quant-ph
Arbitrarily large steady-state bosonic squeezing via dissipation
我们讨论了如何大量的稳态量子压缩（超过3分贝）的机械谐振器可以通过驱动光机械腔与两个控制激光器具有不同的振幅。该方案不依赖于任何明确的测量或反馈，也不简单地涉及光学弹性常数的调制。相反，它使用耗散机制，驱动腔充当工程水库。它可以等效地被看作是一个相干反馈过程，通过最小扰动的量子非破坏测量一个单一的力学正交。这表明，一般而言，相干反馈方案和油藏工程的概念密切相关。我们分析了如何优化方案，如何压缩标度与系统参数，以及如何可以直接检测到从腔输出。我们的方案是非常通用的，并且也可以用例如，超导电路
2013-12-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Engineering steady entanglement for trapped ions at finite temperature by dissipation
本文提出了一种耗散的方法来制备两个囚禁离子在Lamb-Dicke极限下的最大纠缠态。通过用频率与离子跃迁共振的单色驻波激光脉冲和耦合到基态跃迁的微波场来处理被囚禁的离子系统，我们获得了两个粒子之间的有效耦合，这与声子数起伏无关。同时，利用辅助激光场将囚禁离子的亚稳态抽运到短寿命离子态，实现了囚禁离子的可控自发发射。将幺正过程与工程耗散相结合，可以产生一个确定的Bell态，而与系统的初始状态无关。此外，我们的结果表明，CHSH不等式可以违反广泛的退相干参数，即使在有限的温度。
2022-07-13 quant-ph
Dissipative charging of tight-binding quantum batteries
School of Physics, Nankai University（南开大学物理学院）；School of Physics, Hangzhou Normal University（杭州师范大学物理学院）
研究了开放量子系统中紧束缚量子电池的耗散充电机制，通过设计合适的Lindblad跃迁算符，使系统进入高激发能带边缘态，增强能量存储能力，且对局部去相位噪声具有鲁棒性。
2026-03-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced coherent light-matter interaction and room-temperature quantum yield of plasmonic resonances engineered by a chiral exceptional point
本研究提出将等离激元共振与手征奇异点光子腔集成以调控局域态密度，实现线宽收窄、光-物质相互作用增强及室温近单位量子产率，为量子态调控和高性能量子器件构建提供新平台。
2023-08-08 physics.optics quant-ph
Engineered optical nonlinearity for a quantum light source
在自发参量下转换的非线性过程中产生的单光子对形成了基础和应用实验量子信息科学的支柱。许多应用受益于仔细的单光子波包的光谱整形。在本文中，我们通过调制极化晶体的非线性度，在不影响相位匹配条件的情况下，定制下转换光子的联合光谱波函数。我们设计了一个具有高斯非线性分布的晶体，并通过双光子干涉实验证实了成功的波包整形。我们用数值方法展示了我们的方法如何应用于实现单光子量子光学目前最重要的目标之一，即创建没有光谱相关性的纯单光子。
2011-03-18 quant-ph
Aperiodic Dissipation as a Mechanism for Steady-State Localization
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore（新加坡国立大学量子技术中心）；MajuLab, CNRS-UCA-SU-NUS-NTU International Joint Research Unit（MajuLab，CNRS-南锡大学-索邦大学-新加坡国立大学-南洋理工大学国际联合研究单元）
本研究发现非周期耗散可有效诱导稳态局域化，通过调控耗散相位参数实现非平凡干涉，为开放量子系统中局域化控制提供了新方法。
2025-06-18 cond-mat.dis-nn quant-ph
Ground-state preparation via nonlinear quantum dissipation
Uppsala University（乌普萨拉大学）
本文提出利用非线性量子耗散机制在复杂量子系统中选择基态，通过相干预旋与耗散抑制结合，实现实验可访问的基态制备，且收敛时间与系统规模和谱间隙成线性反比关系。
2026-10-08 quant-ph
Internal dissipation and heat leaks in quantum thermodynamic cycles
可以设计跨连接到多个浴的通用量子系统的稳态热流的方向，以便实现几乎任何热力学循环。尽管它们的通用性，这种连续的能量转换系统通常由于不可忽略的不可逆熵产生源而不能以最大效率操作。本文介绍了一种不可逆吸收式制冷机的极小模型。我们确定和表征负责其不可逆性的不同机制，即热泄漏和内部耗散，并衡量它们在整体冷却性能的相对影响。我们还提出了油藏工程技术，以尽量减少这些不利影响。最后，通过研究吸收冷却循环的已知三量子位实施例，我们说明了我们的简单模型如何有助于确定在更复杂的实际热设备中自然产生的不可逆性的不同来源。
2015-09-11 cond-mat.stat-mech quant-ph
Quantum Simulation of Charge and Exciton Transfer in Multi-mode Models using Engineered Reservoirs
Rice University（莱斯大学）
本研究利用囚禁离子系统，结合定制自旋-声子相互作用与储库工程技术，实现多模振动耦合模型中电荷与激子转移的开放系统量子模拟，揭示振动模式对转移效率的调控机制，为相关化学过程模拟及器件设计提供新途径。
2025-09-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph physics.chem-ph
Superconducting-like heat current: Effective cancellation of current-dissipation trade off by quantum coherence
产生大电流通常需要大的耗散，如在电传导中的情况，其中焦耳加热与电流的平方成比例。随机热力学为研究小涨落系统的非平衡态热力学提供了一个框架，最近，人们对电流和耗散之间的权衡关系提出了微观推导和普遍理解。在这里，我们建立了一个通用的框架，阐明了量子相干性如何影响电流和耗散之间的权衡：一个适当的使用相干性增强热流而不增加耗散，即相干性可以减少摩擦。如果相干量足够大，这种摩擦几乎为零，实现了类似超导的“无耗散”热流。由于我们的框架澄清了相干性，能量流和耗散之间的一般关系，它可以应用于许多科学分支。作为能量科学的一个应用，我们构造了一个量子热机循环，它超越了经典热机的功率效率限制，在快速循环中有效地达到了有限功率的卡诺效率.我们讨论了我们的研究结果在量子信息理论，凝聚态物理和生物学领域的重要意义。
2020-04-28 cond-mat.stat-mech quant-ph
