Parity-Time Symmetry-Enhanced Simultaneous Magnon and Photon Blockade in Cavity Magnonic System
在最近的演示常规磁振子封锁的主要挑战是增加系统的非线性,特别是在耗散通道相比。人们可以考虑克尔非线性,通过它,腔磁振子系统中的磁振子阻塞是可能的,只要克尔非线性比腔和磁振子模耗散率强得多。在本文中,我们考虑了PT对称腔磁振子系统,研究了PT对称相位对磁振子统计的影响,从而研究了磁振子阻塞。我们表明,PT对称的相位,这是通过适当选择系统参数,可以放松的要求,大克尔非线性,这样一个完美的磁振子封锁,可以很容易地获得,即使在一个小的克尔非线性值。令人惊讶的是,虽然在该方案中没有光子克尔非线性,光子阻塞也可以同时发生与磁振子阻塞。这一结果是由PT对称相位引起的,PT对称相位可以产生有效的光子克尔非线性。
2022-09-09 physics.optics quant-ph
Optomechanics with a position-modulated Kerr-type nonlinear coupling
腔光力学是一个研究固态系统中运动冷却、压缩、量子纠缠和计量学的领域。虽然到目前为止,大多数研究都集中在移动元件对腔频率的调制上,但新材料的出现将很快允许探索非线性光学效应的影响。因此,在这项工作中,我们研究了由于非线性位置调制自克尔相互作用的影响,并发现这导致了一个有效的耦合,与光子数的平方成比例,这意味着即使非常小的非线性也会出现显著的影响。这种强的有效耦合可以导致运动冷却所需的较低功率,并在某些状态下出现多稳定性。
2017-10-14 quant-ph
Simultaneous vibrational resonance in the amplitude and phase quadratures of an optical field based on Kerr nonlinearity
该研究在Kerr非线性腔中分析高频调制对弱光信号的作用,证明振幅与相位正交分量可同步发生振动共振,并揭示最佳增强条件及相位依赖。
2024-02-29 physics.optics quant-ph
Simultaneous cooling of all six degrees of freedom of an optically levitated nanoparticle by elliptic coherent scattering
该研究利用高精细度光学腔中的椭圆相干散射,实现了高真空光镊悬浮纳米粒子全部六个平动与转动自由度的同时冷却和取向控制。
2022-05-20 physics.optics quant-ph
Enhancing ground-state cooling of center-of-mass motions via quantum squeezing from magnon nonlinearity
Hangzhou Dianzi University(杭州电子科技大学);Zhejiang Key Laboratory of Quantum State Control and Optical Field Manipulation, Hangzhou Dianzi University(杭州量子态控制与光场调控浙江省重点实验室)
该研究在腔磁机械系统中利用YIG磁球的磁子自克尔非线性产生量子压缩,在非分辨边带区域仍可显著提升悬浮磁球的质心基态冷却性能,并量化了所需泵浦功率。
2026-08-05 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Steady state entanglement, cooling, and tristability in a nonlinear optomechanical cavity
研究了本征非线性光机系统中单模光场与弱克尔介质和参量非线性的相互作用。由于光机耦合和克尔下转换引起的非线性导致了平均腔内光子数的双稳态和三稳态。此外,我们的工作表明,通过控制参数非线性和驱动场的相位,可分辨的边带制度和最小可达到的声子数的下限可以小于裸腔。此外,我们发现在所考虑的系统中的机械和光学模式之间的纠缠度依赖于系统的两个稳定性参数。对于冷却和纠缠,而参数非线性增加的光机耦合,弱克尔非线性是非常有用的扩展域的稳定区域的最低有效温度和最大纠缠是可达到的所需范围。此外,如本文所示,本方案允许有显着的纠缠在三稳态制度的下,中分支,这使得目前的计划不同于裸光机系统。
2013-10-24 quant-ph
The symmetry in the model of two coupled Kerr oscillators leads to simultaneous multi-photon transitions
本文考虑了双耦合克尔非线性振子模型的行波近似。我们证明了在一定的模型参数下,多光子跃迁同时发生在多对振子态之间。此外,多光子共振的位置不依赖于两个振荡器之间的耦合强度。我们严格证明,这是一个后果的一定对称性的扰动理论系列的模型。此外,我们还考虑了赝角动量的动力学,在准经典极限下对模型进行了分析。我们将多光子跃迁与布洛赫球上简并经典轨道之间的隧穿跃迁联系起来。
2023-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Simultaneous ground-state cooling of two mechanical modes of a levitated nanoparticle
研究通过相干散射实现悬浮纳米粒子二维基态冷却,避免暗模式效应,将两个质心模式占据数降至0.83和0.81,为全3D基态冷却和高轨道角动量态生成奠定基础。
2022-10-05 physics.optics quant-ph
Simultaneous cooling by measuring one ancillary system
我们提出了一个双谐振腔系统通过投影测量辅助$V$型qutrit的错误冷却协议。通过对辅助系统的基态的重复测量,两个谐振器可以从热状态冷却到它们各自的基态。关于基于测量的冷却,第一次解析地获得优化的测量间隔$τ_{\rm opt}$,其与作为最后一轮的谐振器的平均布居的函数的集体热拉比频率$Ω_{\rm th}$成反比。在大约仅$20$优化的测量下,目标谐振器的平均数量可以减少$6$数量级。我们的同时或集体冷却协议可扩展到具有更多数量的谐振器的系统,并且对谐振器频率的波动具有鲁棒性。
2022-02-16 quant-ph
Quantum transient heat transport in the hyper-parametric oscillator
我们研究了非线性玻色子系统中的非平衡量子热输运,其中存在由两个腔之间的双光子跳跃引起的超参量振荡所控制的非克尔型相互作用。我们估计的热力学响应分析,通过构建$su(2)$代数的非线性哈密顿和预测,该系统表现出负激发模式。因此,这种特定形式的相互作用通过在粒子数量增加时诱导基态跃迁来实现系统的冷却,即使相互作用强度很小。我们证明了一个过渡的热流数值系统和浴之间的对称耦合的存在下,并显示在冷却阶段的长弛豫时间。我们比较克尔型玻色-哈伯德形式的相互作用诱导通过交叉相位调制,不表现出任何这样的过渡。我们进一步计算了两个浴在不同温度下的存在下的非平衡热流,并观察到非克尔型相互作用的冷却效应持续存在。我们的发现可能有助于利用系统的相互作用来诱导冷却来操纵量子态。
2021-11-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Simultaneous ground-state cooling of six mechanical modes of two levitated nanoparticles
Hunan Normal University(湖南师范大学)
本文通过相干散射机制实现了两个悬摆纳米颗粒六种机械位移模式的同时地面态冷却,展示了耦合结构和冷却机制,并探讨了暗模式对冷却的影响。
2026-04-09 quant-ph
Kerr-Enhanced Optical Spring
本文提出并实验验证利用相位失配二阶非线性级联产生的Kerr效应增强Fabry-Perot腔光机械耦合,光学弹簧常数较线性理论提升1.6±0.1倍。
2024-04-04 gr-qc physics.optics quant-ph
Weak-Light, Zero to -πLossless Kerr-Phase Gate in Quantum-well System via Tunneling Interference Effect
我们研究了基于隧道干涉效应的半导体量子阱结构中的克尔相位门。结果表明,存在一个特定的信号场失谐量,在此失谐量下,随着隧穿干涉的增加,探测场的吸收/放大将被消除。同时,探测场将在介质的出口处获得-π相移。我们用数值模拟证明了在介质出口处探测场可以实现180^ \circ相位旋转,这将在信息科学和通信中产生广泛的应用.
2015-04-29 physics.optics quant-ph
Simultaneous ground-state cooling of two levitated nanoparticles by coherent scattering
该研究推导耦合腔-悬浮双粒子系统哈密顿量,分析模式解耦与等功率光镊导致的暗模抑制,并通过适当参数打破暗模,实现多个力学模式的同时基态冷却。
2024-05-20 quant-ph
Simultaneous cooling of degenerate mechanical modes in unresolved sideband regime via optical and mechanical nonlinearities
East China Jiaotong University(华东交通大学);Zhejiang Sci-Tech University(浙江理工大学)
本文提出了一种在未解析边带 regime 中同时冷却多个退化机械模式的方案,利用机械和光学非线性性克服暗模式效应,实现退化机械模式的地面态冷却。
2026-04-18 quant-ph
Simultaneous cooling of coupled mechanical resonators in cavity optomechanics
耦合机械谐振器的量子操控由于可以用来研究涉及多个机械模式的量子相干性效应而成为光力学中的一个重要研究课题。观察宏观力学相干性的先决条件是将机械谐振器冷却到它们的基态。在这里,我们提出了一个理论方案,通过引入光机械接口冷却两个耦合的机械谐振器。精确计算了两个机械谐振器中的最终平均声子数,结果表明,在分辨边带区和最佳驱动下,基态冷却是可以实现的。通过消除腔场在大衰减制度,我们得到的冷却极限,这表明最小可实现的声子数和参数条件下,实现最佳冷却的分析结果。最后,该计划被扩展到一个链的耦合机械谐振器的冷却。
2018-04-11 quant-ph
Experimental Realization of Rabi-Driven Reset for Fast Cooling of a High-Q Cavity
Technion - Israel Institute of Technology(以色列理工学院)
本研究提出了一种硬件高效的Rabi驱动重置方法,实现超导谐振腔的快速冷却,将单光子衰减时间缩短至1.2微秒,并有效降低热光子数量至0.045。
2026-01-15 quant-ph
Simultaneous cooling of qubits via a quantum absorption refrigerator and beyond
本文提出一种利用多磁化子空间相互作用哈密顿量和局域/全局量子主方程同时冷却多个目标量子比特的量子热器件,并扩展至海森堡星形网络,揭示其制冷机制与运行范围。
2024-10-21 quant-ph
Simultaneous cooling of an artificial atom and its neighboring quantum system
我们提出了一种用于冷却人造原子(例如,通量量子位)及其相邻的量子系统,后者由量子二能级系统或量子谐振器建模。通量量子比特通过操纵其状态来冷却,遵循状态布居数反转的逆过程,然后量子比特被打开以与相邻的量子系统共振地相互作用。通过重复这些步骤,可以同时冷却两个子系统。我们的研究结果表明,这种冷却是鲁棒的和有效的,无论所选择的量子系统连接到量子位。
2008-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Multimode Phonon Cooling via Three Wave Parametric Interactions with Optical Fields
我们讨论了不同声子模通过振动模和光学模的三波混频相互作用可能的冷却。由于声子模式表现出各种色散关系或频谱与不同的空间结构,这取决于形状和大小的样品,我们制定我们的理论在任何给定的几何形状的相互作用领域的相关空间模式函数。我们讨论了Dicke类集体效应在声子冷却中的可能性,并给出了通过反斯托克斯上转换同时冷却两个声子模的明确结果。我们表明,双峰冷却应该是可观察的实验。
2013-06-11 physics.optics quant-ph
5D cooling and nonlinear dynamics of an optically levitated nanodumbbell
真空中的光悬浮非球形粒子是扭矩传感、旋转量子力学、高频引力波探测和多种其他应用的优秀候选者。许多潜在的应用,如检测Casimir扭矩附近的双折射表面,需要同时冷却的质心运动和扭转振动(或旋转)的非球形纳米粒子。在这里,我们报告了悬浮纳米颗粒的第一个5D冷却。我们在线偏振激光器中同时冷却了悬浮纳米钟的3个质心运动模和2个扭转振动模。唯一未冷却的刚体自由度是纳米哑铃绕其长轴的旋转。这种自由旋转模式不直接耦合到光镊。令人惊讶的是,我们观察到它强烈影响纳米钟的扭转振动。这项工作加深了我们对悬浮纳米粒子的非线性动力学和旋转耦合的理解,并为实现其运动的完全量子控制铺平了道路。
2020-04-06 physics.optics quant-ph
Simultaneous cooling of axial vibrational modes in a linear ion-trap
为了将捕获的离子的集合用于其中振动态的良好定义的制备是必要的实验,所有振动模式必须被冷却以确保离子的量子态的精确和可重复的操纵。提出了一种同时冷却所有轴向振动模边带的方法。通过施加磁场梯度,修改每个离子的吸收光谱,使得不同振动模式的边带共振重合。然后用单色电磁辐射在光学或微波范围内照射离子串,用于边带激发。这种冷却方案进行了详细的数值研究。它的应用初始化离子串量子信息处理进行了广泛的讨论。
2005-06-07 cond-mat.other physics.atom-ph quant-ph
Simultaneous cooling and entanglement of mechanical modes of a micromirror in an optical cavity
最近,不同的研究小组在不同的实验配置中证明了通过失谐的光学腔模式的辐射压力对谐振器的机械模式进行激光冷却。在这里,我们考虑具有接近但不同的共振频率的第二机械模式的影响。我们表明,附近的机械共振同时冷却的腔场,提供的两个机械频率之间的差异不是太小。当该频率差变得小于二次模的有效机械阻尼时,两个冷却过程相消干涉,并且在相同机械频率的极限内抑制腔冷却。我们还表明,三重系统的稳定状态的纠缠特性主要取决于两个机械频率之间的差异。如果后者大于第二机械模式的有效阻尼,则状态显示完全的三重纠缠,并且每个机械模式与腔模式纠缠。相反,如果频率差较小,则稳态是双模可分离状态,仅当从两个机械模式中分离腔模式时才不可分离。在后一种情况下,每个机械模式与腔模式的纠缠相对于温度是非常脆弱的。
2008-03-19 quant-ph
Optomechanical cooling with simultaneous intracavity and extracavity squeezed light
本文提出利用腔内简并光学参量放大与腔外压缩光驱动的联合压缩方案,通过量子干涉抑制斯托克斯加热并增强反斯托克斯冷却,在深度未分辨边带条件下实现机械振子高效基态冷却,显著提升冷却速率并降低耦合强度要求。
2024-03-02 quant-ph
Decoherence Suppression by Cavity Optomechanical Cooling
我们考虑一个腔光机械冷却配置组成的机械谐振器(表示为谐振器b)和电磁谐振器(表示为谐振器a),这是耦合在这样一种方式,谐振器a的有效谐振频率线性依赖于谐振器b的位移。我们研究了在这样的配置中的反反应效应是否可以有效地用于抑制退相干。为此,我们考虑的情况下,在两个相干态的叠加制备的机械谐振器和评估的退相干率。我们发现,没有显着的抑制退相干是可以实现的,当谐振器a被假定为具有线性响应。另一方面,当谐振器a表现出克尔非线性和/或非线性阻尼时,只要表征这些非线性的参数可以被调谐到接近某些指定的最佳值,则可以使退相干速率比平衡值小得多。
2011-07-14 quant-ph
Detuning-symmetric laser cooling of many mechanical modes with a photothermally modified cavity
本文提出利用光热改性腔和单个蓝失谐激光实现对薄膜逾100个机械模式的失谐无关冷却,并给出增强方案。
2025-05-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Ground-state cooling of multiple near-degenerate mechanical modes
我们提出了一个通用的和实验上可行的方法来实现同时基态冷却任意数量的近简并,甚至完全简并的机械模式,克服了机械暗模式的形成所施加的限制。采用多个光学模式来提供不同的耗散通道,其防止冷却路径的完全相消干涉,并且因此消除暗模式。的冷却速率和限制被明确指定,其中的光学模式的机械模式的可互换性被发现是一个有效的冷却过程的关键。在一个实际的多模光机系统中,通过依次引入光驱,实现了所有机械模式的基态冷却,验证了该方案的可行性和可扩展性.该工作为制备和操纵宏观系统中的多个量子态提供了新的思路。
2021-10-28 physics.optics quant-ph
Quantum properties of the codirectional three-mode Kerr nonlinear coupler
研究了同向三模克尔非线性耦合器的量子特性。我们研究了单模、双模和三模正交压缩、维格纳函数和纯度。我们证明,这种器件可以提供更丰富的非经典效应比传统的耦合器,即双模克尔耦合器。结果表明,它可以提供压缩和正交压缩表现出叶复苏崩溃现象依赖于相互作用参数的值。与传统的克尔耦合器不同,在波导中可以同时产生两种不同形式的猫态。我们推导出系统的组件之间的完全解纠缠所需的条件。
2009-07-30 quant-ph
Ground-state cooling of mechanical resonators by quantum reservoir engineering
我们提出了一个将机械谐振器冷却到其量子基态的方案,该方案通过类似光机械的耦合与工作流体相互作用。相对于标准的激光冷却方案,相干性使谐振腔的运动到其基态,我们认为一个非相干的热源,以实现相同的目标。我们表明,同时冷却两个退化或近退化的机械谐振器是可能的,否则这是一个具有挑战性的目标来实现。将该方法推广到多个谐振器的同时冷却是简单的。冷却剂与浴槽耦合的光谱滤波是实现冷却的关键。通过研究激光边带冷却和在标准光机设置中加热冷却之间的直接联系,解释了冷却的基本物理机制。我们通过量子水库工程实现的冷却的有利方案可以在各种设置中实现,采用冷却剂与目标系统的参数耦合。我们还讨论了使用非热浴来模拟用于冷却的超高温热浴。
2021-05-19 quant-ph
Optomechanical dark-mode-breaking cooling
针对机械暗模阻碍多简并模式冷却的问题,在双膜腔光机械系统中引入额外腔模式耗散通道打破暗模,实现两近简并模式同步冷却,总声子数降低超一个数量级,向多谐振器基态冷却与纠缠迈出重要一步。
2024-12-20 physics.optics quant-ph
Dual-mode ground-state cooling in quadratic optomechanical systems: from multistability to general dark-mode suppression
Sun Yat-Sen University (Zhuhai Campus)(中山大学(珠海校区));Shihezi University(石河子大学);Guangdong University of Technology(广东工业大学)
研究二次光机系统中通过调节腔失谐和耦合强度实现从光学双稳态到多稳态的转变,并在非线性稳态解的动态稳定分支上实现双机械振子的同时基态冷却,同时通过二阶光机诱导频移有效抑制暗模效应。
2026-04-16 quant-ph
Parallel-Electromagnetically-Induced-Transparency Near Ground-State Cooling of a Trapped-ion Crystal
我们从理论上提出并实验证明了保罗阱中离子晶体的平行电磁感应透明(平行EIT)冷却技术。与标准的电磁感应透明(EIT)冷却相比,它对冷却共振条件的要求不那么严格,因此原则上允许同时冷却具有任意范围的动模谱。实验证明了这种冷却方案的原理验证,最多可捕获4个40 Ca+离子。我们观察到的最佳平均声子数约为0.2的所有运动模式的同时近基态冷却。通过在大范围内调谐陷阱频率以模拟宽带运动模式谱,我们仍然可以达到几乎相同的冷却极限,而标准EIT冷却显示有限的冷却范围。我们的方法具有简单的实验配置,仅需要标准EIT冷却的探测束的适当调制,并且可以应用于各种类型的离子(例如,~(171)Yb ~+,~(40)Ca ~+)。这种冷却方案为囚禁离子量子计算机和模拟器的初始化提供了强有力的工具。
2021-12-02 quant-ph
Cavity-induced giant Kerr nonlinearities in a driven V-type atom
我们讨论了一个简单的和实验上可实现的模型创建增强克尔非线性伴随着消失的吸收。该模型考虑了V型原子在强驱动激光和弱探测激光作用下与单模腔场的耦合。在坏腔极限下,我们发现腔场与两个原子跃迁的同时耦合会产生跃迁间的相干性,从而导致量子干涉效应。研究了腔场频率、腔场与原子的耦合常数和原子的衰减常数对线性和三阶(Kerr)非线性极化率的影响。我们预测巨大的克尔非线性消失的吸收和属性这种效果的结合的Purcell效应和腔诱导的量子干涉。
2009-02-17 quant-ph
Ground-State Cooling of a Mechanical Oscillator via a Hybrid Electro-Optomechanical System
我们提出了一个同时耦合超导量子位和腔场的机械谐振器的基态冷却方案。系统地推导了描述混合系统动力学的哈密顿量。冷却过程由量子位上的红色失谐交流驱动器和光机械腔上的激光驱动器驱动。我们研究了单个系统在弱耦合和强耦合状态下的冷却,即,量子位辅助冷却和光机械冷却,并与有效的混合冷却进行了比较。结果表明,混合冷却是更有效的相比,单独的冷却机制,并可以适用于解决和未解决的边带制度。
2021-07-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Magnon squeezing enhanced ground-state cooling in cavity magnomechanics
本文研究腔磁力力学系统中利用磁振子自克尔非线性产生的压缩来抑制斯托克斯散射,从而在无法分辨边带条件下显著增强机械振动模式的基态冷却,并指出不含微波腔的双模系统更为优越。
2022-06-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Domino cooling of a coupled mechanical-resonator chain via cold-damping feedback
提出了一种多米诺冷却方法,通过工作在未分辨边带区的光机械腔实现耦合机械谐振腔链的同时基态冷却。这种多米诺效应冷却通过将第一机械谐振器上的冷阻尼反馈与其他相邻机械谐振器之间的最近邻耦合相结合来实现。我们得到了这些机械谐振器的有效磁化率,噪声谱,最终平均声子数,和冷却速率的分析结果,并找到这些谐振器的最佳冷却条件。特别是,我们分析了两个机械谐振器的情况下,发现通过适当的工程无论是激光功率或反馈,对称和非对称基态冷却之间的灵活切换可以实现。这可用于制备力学系统中的对称量子态。我们还模拟了耦合的$N$ -机械谐振器链的冷却性能,并确认这些谐振器可以同时冷却到它们的量子基态在未分辨边带制度。在适当的参数条件下,机械谐振器链的冷却显示沿链的温度梯度。这项研究开辟了一条途径,量子操纵的多个机械谐振器在坏腔制度。
2021-09-06 quant-ph
Nonreciprocal ground-state cooling of multiple mechanical resonators
耦合到同一腔场模的多个简并或近简并模的同时基态冷却已成为腔光力学中的一个突出挑战。这是因为由这些机械模式形成的暗模式与腔模式解耦并且防止通过腔模式的冷却通道从暗模式提取能量。本文提出了一种通用的、可靠的暗模破缺方法,通过引入一个与相位相关的声子交换相互作用来实现两个简并或非简并力学模的同时基态冷却,并利用该相互作用形成一个环耦合组态.我们发现了两种机械模式的非对称冷却性能,并阐述了这种现象的基础上的非互易能量转移机制,这导致了两种机械模式之间的声子的定向流动。我们也推广这种方法来冷却多个机械模式。该冷却方案的物理机制具有普遍的有效性,该方法可以推广到打破物理学中的其他暗模和暗态效应。
2020-07-29 quant-ph
Experimental demonstration of ground state laser cooling with electromagnetically induced transparency
基态激光冷却的一个单一的陷阱离子是使用一种技术,该技术通过利用电磁诱导的透明度在塞曼结构的偶极跃迁的冷却激光的吸收轮廓。这种新的方法是强大的,易于实现,并证明是特别有用的同时冷却多个运动自由度,这是具有很大的实际意义的量子逻辑方案的实施与囚禁离子。
2000-09-08 quant-ph
Minimal two-body quantum absorption refrigerator
我们研究了吸收制冷的现象,其中制冷是通过加热而不是工作来实现的,在两种不同的设置:基于耦合量子位的最小设置和两个非线性耦合谐振器。考虑到两个量子位之间的ZZ相互作用,我们概述了实现冷却所需的基本成分。使用局部以及全局主方程,我们观察到,在量子位-量子位耦合中包含XX型项对冷却是有害的。我们比较了在量子比特的情况下获得的冷却效果与非线性耦合谐振器(多能级系统),其中ZZ相互作用转化为克尔型非线性。对于小到中等强度的非线性,我们观察到多能级量子系统,例如量子比特,与量子比特相比,具有更好的冷却效果。利用Keldysh非平衡格林函数理论,我们超越了一阶连续隧穿过程,研究了高阶过程对制冷的影响。我们发现减少冷却效果相比,主方程计算。
2021-08-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Efficient hyperconcentration of nonlocal multipartite entanglement via the cross-Kerr nonlinearity
我们提出了两种方案来实现同时纠缠于偏振模和空间模的非局域多体态的超纠缠集中。一种方案是根据少纠缠态的参数制备辅助单光子态。另一种方案利用两个参数未知的低纠缠态来提取最大超纠缠。通过两个自由度上的两次奇偶校验测量实现了Procrustean浓度。利用基于交叉克尔非线性的非破坏性量子非破坏探测器实现奇偶校验,使得不成功的实例可以在下一次集中循环中重复使用。两种方案的成功概率都可以通过迭代逼近1。此外,在这两种方案中,N方中只有一方必须执行奇偶校验测量。我们的方案是有效的和有用的量子信息处理涉及超纠缠。
2016-01-14 quant-ph
Cooling and control of a cavity opto-electromechanical system
我们实现了一个腔光机电系统集成电驱动能力的纳米机电设备与超灵敏的机械转导实现通过腔内光机械耦合。实现了高达0.40 microN的电梯度力,同时机械转换灵敏度为1.5 X 10^-18 m/rtHz,比迄今为止的任何纳米机电系统都提高了三个数量级。展示了光机电反馈冷却,表现出强烈的挤压的环内转导信号。即使在测量反作用引起光机械相关的临界范例中,环外换能也提供准确的温度校准。
2010-02-11 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Mechanical Bistability in Kerr-modified Cavity Magnomechanics
在由微波腔模、磁振子模和亚铁磁性钇铁石榴石(YIG)球的机械振动模组成的腔体磁力机械系统中观察到了双稳态机械振动。在强微波驱动场作用下,双稳性表现在机械频率和线宽上,同时激活了磁致伸缩、磁振子自克尔和磁振子-声子交叉克尔三种不同的非线性。磁振子-声子交叉克尔非线性是在磁力学中首次预言和测量的。该系统进入一个制度,克尔型非线性强烈修改传统的腔magnomechanics,只拥有一个辐射压力一样的magnomechanical耦合。在实验中识别和区分了三种不同的非线性。我们的工作展示了一种新的机制,实现机械双稳态相结合的磁致伸缩和克尔型非线性,并表明,这种克尔修改腔磁力学提供了一个独特的平台,在一个单一的实验中研究许多不同的非线性。
2022-09-03 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Ground-State Cooling of a Single Atom at the Center of an Optical Cavity
单个中性原子被囚禁在高精细光学谐振腔中心的三维光晶格中。利用荧光成像和可移动的驻波阱,原子被确定性地加载到最大的腔内场,其中原子-腔耦合是强的。在5 ms的拉曼边带冷却之后,三维运动基态以(89+/-2)%的概率被布居。我们的系统是第一个同时实现对单个原子所有自由度的量子控制的系统:它的位置和动量,它的内部状态,以及它与光的耦合。
2013-06-13 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Multimode optomechanical cooling via general dark-mode control
暗模效应是光场耦合多简并模基态冷却的一个严重障碍。在这里,我们提出了一个双腔模式的方法,同时基态冷却的两个简并或近简并的机械模式,打破暗模式。我们发现,辅助腔模的引入不仅打破了暗模效应,而且提供了一个新的冷却通道来提取存储在暗模中的热激发。此外,我们研究了由两个腔模和两个机械模组成的广义网络耦合四模光机系统中打破暗模的一般物理耦合结构。我们找到了该系统的解析暗模破缺条件。该方法具有通用性,可推广到多机械模光机系统中,用以消除暗模效应,实现同时基态冷却。通过研究N型四能级原子系统中暗态效应的破缺,我们也揭示了暗模破缺的物理机制。我们的结果不仅为物理学中各种暗模和暗态效应的控制提供了一种通用的方法,而且也为多机械谐振腔系统中宏观量子现象的研究和应用提供了机会。
2022-08-03 quant-ph
Optomechanical sideband cooling of a micromechanical oscillator close to the quantum ground state
将介观力学振子冷却到其量子基态是制备和控制大尺度物体低熵量子态的基础。在这里,我们预冷70 MHz的微机械石英振荡器的占用低于200量子的热化它与600 mK的冷3 He气体。通过结构缺陷态的两能级系统诱导的阻尼被证明是强烈减少,同时作为一种新的测温方法,独立量化由于冷却激光器的过度加热。我们证明了动力学反作用边带冷却可以将平均占有率降低到9+-1个量子,这意味着可以在其量子基态中找到(10+-1)%的时间。
2010-11-01 quant-ph
Laser cooling with electromagnetically induced transparency: Application to trapped samples of ions or neutral atoms
利用量子干涉剪裁的三(或多)能级系统的吸收分布,提出了一种新的基态激光冷却囚禁原子的方法。在冷却速率与常规边带冷却相当的情况下,可以实现较低的最终温度。该方法在实验上实现冷却一个单一的钙$^+$离子到其振动基态。由于可以同时冷却宽频带的振动频率,因此该技术对于冷却较大的离子串将特别有用,从而对于基于捕获离子的量子寄存器的初始化具有重要的实际意义。我们还讨论了它在不同能级方案中的应用以及在大失谐驻波激光场囚禁的中性原子基态冷却中的应用。
2001-07-17 quant-ph
EIT ground-state cooling of long ion strings
电磁感应透明(EIT)冷却是一种用于囚禁粒子的基态冷却技术。与更成熟的方法相比,EIT在频率空间中提供更宽的冷却范围。在这项工作中,我们的实验研究EIT冷却在字符串的捕获原子离子。在字符串中的18个离子,我们证明了在1毫秒下的所有径向模式的同时基态冷却。这是一个特别重要的能力,鉴于新兴的量子模拟实验与大量的被困离子。我们的EIT冷却动力学的分析是基于一种新的技术,使单次测量的声子数,通过快速绝热通道上的振动边带的窄过渡。
2016-04-02 physics.atom-ph quant-ph
Near-ground state cooling in electromechanics using measurement-based feedback and Josephson parametric amplifier
本文在微波光机械系统中利用近量子极限 Josephson 行波参量放大器和测量反馈,将宏观 SiN 薄膜冷却至 1.6 个声子,并揭示多音下边带不对称受 Kerr 效应主导。
2024-03-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Millionfold improvement in multivibration-feedback optomechanical refrigeration via auxiliary mechanical coupling
多振动模同时基态制冷是观测多振动系统重要量子效应的前提。在这里,我们提出了如何实现一个大的放大的净制冷率的基础上腔光学力学和大大提高了多振动模式的冷却性能超出了解析边带制度。通过在两个机械振动之间采用辅助机械耦合(AMC),可以完全去除暗模式,该暗模式由这些振动模式耦合到公共光学模式引起并且切断冷却通道。我们使用充分的分析处理的有效机械制冷率和净冷却速率,并发现,当AMC被打开时,净制冷率的放大超过6个数量级,可以观察到。特别是,我们发现,同时基态冷却超出了解决边带制度产生的AMC,没有它消失。我们的工作为在坏腔区实现多振动模的量子控制铺平了道路。
2022-09-29 quant-ph
Efficient ground-state cooling of large trapped-ion chains with an EIT tripod scheme
我们报道了一个大的囚禁$^{171}$ Yb $^+$离子链的电磁感应透明(EIT)冷却到量子基态。与传统的EIT冷却不同,我们采用了四层三脚架结构,并在所有运动模式下实现了快速的亚多普勒冷却。我们观察到同时基态冷却整个完整的横模谱的$40$离子,占用超过$3$ MHz的带宽。观察到冷却时间小于$300\,μ$ s,与离子数无关。这种在整个光谱范围内的有效冷却对于使用量子模拟器或量子计算机的捕获离子晶体的高保真量子操作至关重要。
2020-04-27 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Continuous Raman sideband cooling beyond the Lamb-Dicke Regime in a trapped ion chain
我们报告了长离子链连续拉曼边带冷却(CRSC)到超出Lamb-Dicke(LD)区域的运动基态。通过同时驱动多个边带跃迁,我们发现,几乎所有的轴向模式的24离子链冷却到基态,与LD参数一样大的$η= 1.3$,跨越4 MHz的频率带宽。与传统的基态冷却方法(如脉冲边带冷却或电磁感应透明(EIT)冷却)相比,我们的方法具有两个关键优势:对定时误差的鲁棒性;以及不受离子数量限制的超宽带宽。这种技术有助于作为一个关键的一步,大规模量子信息处理与线性离子链和更高的维度一样,可以很容易地推广到其他原子和分子系统。
2022-08-15 physics.atom-ph quant-ph
Frequency Conversion: Side-band cooling, state-swapping, and coherent control of mechanical resonators
边带冷却是一种潜在地允许在其基态中制备机械谐振器的技术,这对于量子技术中的未来应用是重要的。Tian最近表明,边带冷却可以通过调制纳米谐振器和超导振荡器之间的耦合来实现,这是一个频率转换过程[L。Tian,PRB 79,193407(2009)]。虽然边带冷却通常在稳态范围内处理,但有效的谐振耦合也会产生从超导体到机械谐振器的近乎完美的状态交换。我们对这个系统进行了数值模拟,研究了通过状态交换实现的基态冷却。此外,我们表明,超导振荡器可以用来控制谐振器的振幅和相位,同时冷却它,从而作为一个相干的“量子反馈控制器”。
2010-07-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Population dynamics in sideband cooling of trapped ions outside the Lamb-Dicke regime
本文给出了浅势阱中原子离子光学边带冷却的模拟结果。在这样的阱中,离子不能被多普勒冷却到接近Lamb-Dicke区域($η^2(2n+1) \ll 1$)。在Lamb-Dicke区之外,边带冷却动力学被各种Fock态的存在所改变,在这些Fock态中冷却变得非常缓慢。在我们的潘宁阱中捕获的钙离子实现了这样的情况,因此单级冷却对于在运动基态中制备离子是低效的。对于这些系统,有必要详细研究的冷却动力学,我们表明,它是可能的,以实现有效的基态冷却的优化冷却序列。我们还提出了模拟的冷却动力学的两个离子被困在一个潘宁陷阱,其中一个额外的运动模式的存在下,需要一个复杂的冷却序列,以冷却两个轴向模式的基态同时。此外,我们还研究了潘宁阱中单个离子的边带加热。
2018-12-06 physics.atom-ph quant-ph