Magnon Kerr effect in a strongly coupled cavity-magnon system
我们在实验上证明了腔-磁振子系统中的磁振子克尔效应，其中小钇铁石榴石（YIG）球中的磁振子与三维腔中的光子强烈但色散地耦合。当YIG球被泵浦产生相当大的磁振子时，克尔效应产生腔的中心频率的可感知的偏移和磁振子模式的更可感知的偏移。本文导出了均匀磁化YIG球的磁振子频移与驱动功率之间的解析关系，发现它与Kittel模的实验结果非常吻合。我们的研究为探索腔-磁振子系统中的非线性效应铺平了道路。
2016-12-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
High Cooperativity Cavity QED with Magnons at Microwave Frequencies
利用安装在磁场聚焦腔中的亚毫米级钇铁石榴石（YIG）球，我们证明了在毫开尔文温度和微波频率下磁振子模和光子模之间的超高$10^5$协同效应。腔体被设计成通过使用新颖的多柱方法充当磁偶极子，有效地将腔体磁场聚焦在填充因子为3%的YIG晶体内。耦合强度（正常模式分裂）为2 GHz，（相当于76腔线宽或$0.3$赫兹每自旋），实现了一个明亮的腔模式，构成约10%的光子能量，并表明，超强耦合是可能的自旋系统在微波频率。与直接向前的优化，我们表明，该系统有可能达到协同性的$10^7$，对应于5.2 GHz的正常模式分裂和耦合每自旋接近1赫兹。我们还观察到暗腔模和磁振子模偶对之间的三模强耦合区，其中光子-磁振子和磁振子-磁振子耦合（简正模分裂）分别为143 MHz和12.5 MHz，半高宽带宽约为0.5 MHz。
2014-10-16 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Gaussian geometric discord, entanglement and EPR-steering of two rotational mirrors in a double Laguerre-Gaussian cavity optomechanics in the presence of YIG sphere
提出含YIG球的双拉盖尔-高斯腔光力学方案，系统分析两个旋转反射镜的稳态纠缠、GGD与单向/双向EPR操控及其参数和热噪声影响。
2024-09-08 quant-ph
Coherent multi-mode conversion from microwave to optical wave via a magnon-cavity hybrid system
从微波到光波的相干转换为远距离量子网络开辟了新的研究途径，涵盖了实验室外的量子通信、计算和传感。特别是多模式使能系统对于实际应用是必不可少的。在这里，我们的实验演示了相干多模转换从微波到光波通过集体自旋激发在单晶钇铁石榴石（YIG，Y3 Fe 5 O 12），这是强耦合到微波腔模式在一个三维的矩形腔。将我们的磁振子-腔混合系统的集体自旋激发模式从Kittel扩展到多静磁模式，我们验证了YIG球的尺寸对谐振条件下微波-光学多模转换效率起着至关重要的作用。我们还发现多个静磁模与腔模之间的耦合强度受YIG在腔中的位置的控制。这对设计一种可用于微波与可见光光子相干转换的磁振子混合系统具有一定的参考价值。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultra-High Cooperativity Interactions between Magnons and Resonant Photons in a YIG sphere
在毫开尔文温度下，在10- 30 GHz频率范围内，加载在圆柱腔中的直径为5 mm的YIG球的共振光子模是外加直流磁场的函数。光子模式主要局限于球，并表现出大的模式填充因子相比，以前的实验，允许与磁振子自旋波共振超强耦合。对于15.5 GHz模式，观察到的光子和磁振子之间的最大耦合是$2g/2π=7.11$ GHz，对应于$C=1.51\pm0.47\times10^7$的协同性。复杂的修改超出了一个简单的多振荡器模型，光子模式的频率在0和0.1特斯拉之间观察。在0.4到1特斯拉之间，观察到简并共振光子模式与具有不同耦合强度的磁振子自旋波共振相互作用，表明由于YIG的旋磁磁导率导致的时间反演对称性破缺。裸介电谐振器模式频率通过在强磁场下将磁振子模式失谐到显著更高的频率来确定。通过比较测量的模式频率在7特斯拉与有限元建模，裸介电常数$15.96\pm0.02$的YIG晶体已被确定在约$20$ mK。
2016-04-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Feedback-enhanced distant entanglement of magnon and phonon modes with atomic ensembles in coupled cavities
提出含相干反馈回路的双耦合腔混合系统，利用五种激发模式实现并显著增强原子系综、光子与磁振子、声子间的远程两体纠缠。
2025-05-11 quant-ph
Experimental Implementations of Cavity-Magnon Systems: from Ultra Strong Coupling to Applications in Precision Measurement
介绍了几种腔磁振子系统的实验实现。首先，钇铁石榴石（YIG）块被放置在一个凹腔，其中所产生的混合模式被测量为在超强耦合制度。当完全混合时，耦合率与非耦合模式频率之间的比率被确定为$g/ω=0.46$。接下来，将一个薄的YIG圆柱体放置在环隙腔中。该腔的亮模耦合到YIG样品，并且类似地测量为处于超强耦合区，耦合率与非耦合模频率的比率为$g/ω=0.34$。一个较大的自旋密度介质，如锂铁氧体（LiFe），预计将提高耦合的系数为1.46，在这两个系统的耦合强度被证明是成正比的自旋密度和磁矩的平方根。这种强耦合系统在腔QED、混合量子系统和精密暗物质探测实验中具有潜在的应用价值。特别是，环隙腔中的YIG盘被证明是暗物质探测的有力候选者。最后，考虑了两柱凹腔中的LiFe球。在过去的工作中，它表明，在样品中的磁振子模式的频率有一个转折点。此外，据预测，如果系统被设计成在该翻转点完全杂化，则腔-磁振子（CMP）跃迁频率将对一阶和二阶磁偏置场波动不敏感，这一结果对于精确频率应用是有用的。这项工作实现了这样一个系统的工程腔模式频率附近的翻转点，抑制二阶偏置磁场波动的敏感性。
2019-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el quant-ph
Theory of the magnon Kerr effect in cavity magnonics
我们发展了一个腔磁振子系统中的磁振子克尔效应理论，并利用它研究了这种混合系统中的双稳性.为了对双稳态现象有一个完整的了解，我们分析了驱动腔磁振子系统的两种不同情况，即，分别直接泵浦YIG球和腔。在这两种情况下，由于克尔效应的磁振子频移表现出类似的磁振子行为，但相应的临界功率不同。此外，我们展示了如何双稳态系统可以证明使用的腔的透射谱。我们的结果在宽参数范围内是有效的，推广了腔磁振子系统的双稳理论。
2019-03-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable Magnon Polaritons via Eddy-Current-Induced Dissipation in Metallic-Banded YIG Spheres
本文通过在YIG球赤道加装金属带，利用角度可调的涡流耗散动态调控磁振子阻尼，实现磁振子-光子耦合状态在Purcell区与强耦合区之间的精确切换，为可调磁振子极化激元系统和非厄米磁振子学提供了新平台。
2025-04-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnomechanically controlled Goos-Hänchen shift in cavity QED
本文研究腔磁振子力学系统中反射探测场的Goos-Hänchen位移，发现可通过磁振子-声子耦合和有效腔失谐相干控制，并在特定耦合条件下增强，对微波开关和传感有潜在应用价值。
2024-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Levitation of a YIG sphere using a magnetic Paul trap - towards strongly coupled quantum magno-mechanics
Okinawa Institute of Science and Technology（冲绳科学技术大学院大学）
本研究利用磁性保罗阱稳定悬浮YIG球，分析其稳定性并观测到模式耦合，室温下获Q因子~25、本征频率15.8Hz和17.2Hz，估算得耦合系数超1，有望应用于量子信息领域。
2026-08-14 quant-ph
Detection sensitivity enhancement of magnon Kerr nonlinearity in cavity magnonics induced by coherent perfect absorption
讨论了如何提高腔磁振子克尔非线性效应的探测灵敏度。所考虑的腔-磁振子系统由一个三维微波腔组成，腔中包含两个钇铁石榴石（YIG）球，其中两个磁振子模式（一个具有MKN，而另一个是线性的）在YIG球中同时耦合到微波光子。为了获得腔模的有效增益，我们将两个输入场馈入腔中。通过选择适当的参数，两个输入场发生相干完全吸收，腔-磁振子系统可以用有效的非厄米哈密顿量描述。在伪厄米条件下，有效哈密顿量可以拥有三阶例外点（EP 3），在那里哈密顿量的三个特征值合并为一个。当由MKN引起的磁振子频移$Δ_K$远小于腔的透射谱中的峰的线宽$Γ$时（即，$Δ_K\ll Γ$），磁振子频移可以被EP 3放大，这可以通过腔的输出光谱来探测。我们提出的方案提供了一个替代的方法来测量区域$Δ_K\ll Γ$的MKN和潜在的应用在设计低功耗的非线性器件的基础上的MKN。
2023-02-22 quant-ph
Bistability of Cavity Magnon Polaritons
本文首次在钇铁石榴石（YIG）小球中观察到磁振子-极化激元强相互作用的腔磁振子系统中的磁振子-极化激元双稳态。这种振荡行为表现为腔磁振子极化激元（CMP）的频率突变，并与大、小极化激元数态之间的跃迁有关。在我们的实验中，我们分别将YIG球的[100]和[110]晶轴平行于静态磁场排列，并发现非常不同的取向行为（例如，顺时针和逆时针磁滞回线）。对实验结果进行了很好的拟合，并解释了由于克尔非线性的正负系数。此外，当磁场被调谐远离反交叉点的CMP，我们观察到同时双稳态的磁振子和腔光子通过施加驱动场的下分支。
2018-02-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.other quant-ph
Nonreciprocal magnon blockade based on nonlinear effects
East China Jiaotong University（华东交通大学）
本文提出利用两个微波谐振腔和一个钇铁 garnet 球体构成的混合系统，通过非线性耦合实现非互易的非常规磁子阻塞，展示了非线性效应在单个磁子资源制备中的应用。
2026-04-28 quant-ph
Gain assisted controllable fast light generation in cavity magnomechanics
本研究针对腔磁机械系统无源配置下高吸收阻碍快光输出的问题，通过引入有源腔提供有效增益，实现了磁机械共振附近可控的探测脉冲放大与超前，并发现其上限由稳定性条件决定，为腔磁力学中的光传播调控提供了新途径。
2023-06-07 physics.optics quant-ph
Stationary entanglement between light and microwave via ferromagnetic magnons
研究了在由微波腔、钇铁石榴石（YIG）球和光子晶体组成的光-电-磁混合系统中如何产生光-微波的稳态纠缠。在YIG球中，微波腔光子与磁振子通过磁偶极相互作用耦合，而微波腔光子与磁振子通过自旋-轨道相互作用耦合。在合理的参数范围内，可以产生相当数量的纠缠，并且纠缠随温度的变化具有持续性。我们的工作有望为快速发展的量子技术和宏观量子现象的研究提供一个新的视角，以构建更先进和更全面的量子网络以及磁振子。
2020-11-16 quant-ph
Coupling phase interference effects in a multimode cavity magnonics system
IMT Atlantique（IMT大西洋学院）；kwan-tek；University of Western Australia（西澳大学）
研究多模腔磁振子系统中耦合相位干涉效应，用考虑内外部耦合相位的输入-输出模型，与实验微波传输测量一致，揭示位置依赖解耦模式及反共振频率处大非互易性，建立耦合相位工程原则。
2026-10-26 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
A room-temperature cavity-magnonic source of correlated microwave pairs
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本研究在室温下利用混合磁子-光子平台实现了相干微波对源，通过非退相干激发和非线性动力学产生真实随机性和多通道相关性，为经典和量子应用提供新途径。
2026-01-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Spin pumping in strongly coupled magnon-photon systems
我们在实验上研究了在具有可调品质因数的微波腔中的亚铁磁共振实验中产生的磁振子极化激元。为此，我们同时测量的电检测自旋泵浦信号和微波反射（亚铁磁共振信号）的钇铁石榴石（YIG）/铂（Pt）双层在微波腔。从微波反射数据确定基本磁共振模式和腔的耦合强度。第一性原理计算和输入-输出形式主义预测的磁共振谱的所有功能与我们的实验观察。通过改变腔的衰减率在恒定的磁振子-光子耦合率，我们在实验上调整和强耦合制度，并成功地模拟相应的变化的自旋泵浦信号。此外，我们还观察到了几种自旋波模式的耦合和自旋泵浦，并定量分析了它们与腔的耦合率。
2016-01-21 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Cavity-enhanced room-temperature magnetometry using absorption by nitrogen-vacancy centers in diamond
我们提出了一种基于金刚石中氮空位中心的腔增强型室温磁场传感器。使用与1042 nm自旋单态跃迁共振的光的吸收来检测磁共振。将金刚石放置在外部光学腔中以增强吸收，即使在室温下也观察到显著的吸收。我们证明了磁场灵敏度为2.5 nT/sqrt（Hz），并且对于几mW的红外线，设计了70 pT/sqrt（Hz）的光子散粒噪声限制灵敏度，并且对于90 um x 90 um 200 um的感测体积，设计了250 fT/sqrt（Hz）的量子投影噪声限制灵敏度。
2014-01-10 quant-ph
Collective excitations using a room-temperature gas of 3-level atoms in a cavity
本文从理论上研究了双模光腔中室温三能级原子系综，着重研究了光场反向传播的情况。我们发现，在大失谐的限制问题承认相对简单和直观的解决方案。当一个经典场驱动其中一个跃迁时，系统等价于一个多普勒展宽被抑制的二能级原子系综。相比之下，当同一个跃迁由单个光子驱动时，系统的行为就像一个两能级原子。后一个结果在量子非线性光学的背景下特别相关。
2016-09-09 quant-ph
Hybrid Optomechanical Cooling with Kerr Magnons and Squeezed Vacuum
Wenzhou University（温州大学）；International Quantum Academy（国际量子学院）
该研究提出基于含YIG球的混合光机械系统的冷却策略，利用克尔磁振子和压缩真空实现深度未分辨边带区的高效冷却，性能优于现有方案。
2026-08-21 quant-ph
A millimeter-wave Bell Test using a ferrite parametric amplifier and a homodyne interferometer
提出了一种铁氧体参量放大器与毫米波零差干涉仪相结合的常温贝尔实验方法。结果表明，钇铁石榴石（YIG）铁氧体由于其窄线宽的拉莫尔旋进共振而具有非线性磁化率，使其成为产生纠缠光子的理想材料。这些可以使用零差干涉仪测量，因为与环境温度发射相关的大量热产生的光子可以被筛选出来。所提出的架构可以使YIG量子技术为基础的传感器被开发，模仿在毫米波段的大量的量子光学实验在近红外和可见光区域已成为可能，通过使用非线性β硼酸钡铁电，YIG的类似物。这里说明了YIG参量放大器如何再现量子光学I型和II型波相互作用，这可用于在毫米波段产生纠缠光子。据估计，当半立方厘米的YIG晶体被放置在几特斯拉的磁场中，并用5瓦的毫米波辐射泵浦时，每秒大约有0.5 × 10^12个纠缠的毫米波光子对通过自旋波相互作用产生。这意味着一个成功的贝尔测试只需要几十秒的集成时间。这一成功的演示将导致基于纠缠的量子技术室温传感器的新架构，重新设想YIG作为一种现代量子材料。
2020-09-18 quant-ph
Strong Coupling of 3D Cavity Photons to Travelling Magnons At Low Temperatures
我们证明了在毫开尔文温度下，钇铁石榴石薄膜中的旅行磁振子与3D微波腔光子之间的强耦合。观察到$350$ MHz或$7.3$ \%共振频率的耦合强度。磁子系统由Damon-Eshbach静磁表面波表示，波数分布为15 MHz。讨论了提高该参数的途径。由塞曼能量和薄膜几何形状中的形状各向异性能量给出的光谱中的能隙引起光子-磁振子避免能级交叉的双峰结构的显著不对称。利用同一重入式静磁表面波换能器研究了两层平行YIG薄膜的结构，发现两层薄膜中均存在高阶磁振子模。多柱凹腔和多层膜的组合是磁振子和光子谱工程的潜在基础。
2017-10-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph quant-ph
Energy localization enhanced ground-state cooling of mechanical resonator from room temperature in optomechanics using a gain cavity
当增益系统与损耗系统耦合时，能量通常从增益系统流向损耗系统。本文提出了一种利用增益腔对光机系统中机械谐振腔进行基态冷却的反直觉理论。能量首先从机械谐振器流入损耗腔，然后流入增益腔，最后在那里局部化。增益腔中的能量局部化显著地提高了机械谐振器的冷却速率。此外，我们表明，非常规的光学弹簧效应，例如，可以实现机械谐振器的巨大频移和光致阻尼。它们具有预冷自由基态冷却，即，在室温下热激励的机械谐振器可以直接冷却到其基态。这种冷却方法在量子物理的基础测试中具有潜在的应用，而无需复杂的低温设置。
2017-07-10 quant-ph
Ground state cooling of magnomechanical resonator in PT-symmetric cavity magnomechanical system at room temperature
提出了在由损耗铁磁球和增益微波腔组成的宇称时间（PT）对称腔式磁机械系统中实现磁机械谐振腔的基态冷却。在该方案中，通过磁力相互作用可以将磁力谐振子冷却到其基态附近，并且发现PT对称系统的冷却效果远高于非PT对称系统.利用磁力噪声谱，在实验可行的参数下，研究了最终的平均声子数，发现在室温下可以直接实现磁共振腔的基态冷却。此外，我们还说明了基态冷却可以灵活地控制通过外部磁场。
2020-09-14 quant-ph
Observation of anti-PT symmetry phase transition in the magnon-cavity-magnon coupled system
作为PT对称性的对应物，反PT对称性的丰富现象和潜在应用已被理论预言或论证。然而，在反PT对称性所需的耦合的实验实现是困难的。这里，通过将两个YIG球耦合到微波腔，大的腔耗散率使得磁振子彼此耗散耦合，从而服从二维反PT哈密顿量。利用磁振子读出方法，证明了该方法在构造反PT系统中的有效性，并给出了反直觉的能级吸引过程。我们的工作为研究反PT对称性提供了一个新的平台，为研究多磁振子腔极化激元系统铺平了道路。
2019-08-09 quant-ph
The magnonic superfluid droplet at room temperature
本文报道了在室温下在钇铁石榴石（YIG）中观察到自旋超流态。它类似于以前在反铁磁超流体$^3$ He-B中观察到的均匀旋进态（HPD）。这种状态的形成是由磁振子之间的排斥相互作用解释的，这是自旋超流性的先决条件。它建立了一个能隙，使磁化的长程超流输运稳定，并决定了Ginzburg-Landau相干长度。这一发现为室温下超磁子学的许多量子应用铺平了道路，如磁约瑟夫森效应、长距离自旋输运、Q比特、量子逻辑、磁传感器等。
2019-11-09 cond-mat.soft cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Simulation of the Fermion-Boson Composite Quasi-Particles with a Driven Qubit-Magnon Hybrid Quantum System
实验证明了小尺寸钇铁石榴石（YIG）球中的铁磁振子与超导量子比特的驱动场诱导修饰态之间的强耦合，从而导致超导量子比特的双重修饰. YIG球和超导量子比特嵌入微波腔中，它们之间的有效耦合由虚腔光子介导。理论结果与实验结果在驱动场功率共振作用于超导量子比特的宽范围内吻合得很好，并揭示了驱动量子比特-磁振子混合量子系统可以用来模拟耦合到玻色子模的粒子-空穴对称对.该混合量子系统为费米子和玻色子组成的复合准粒子的量子模拟提供了一个新的平台。
2019-03-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Capacitively coupled distinct mechanical resonators for room temperature phonon-cavity electromechanics
耦合的机电谐振器，可以独立驱动/检测，并很容易与外部电路集成是必不可少的探索机械模式的信号处理。在这里，我们提出了一个室温声子腔机电系统，由两个不同的谐振器：一个氮化硅机电鼓电容耦合到铝之一。我们证明机电诱导的透明度和放大的双音驱动方案，并观察声子腔力影响的机械阻尼率的两个可移动物体。我们还开发了一个基于线性耦合运动方程的分析模型，该模型捕获了经典极限下的光学机械特性，并能够定量拟合我们的测量结果。我们的研究结果开辟了新的可能性，在基于声子腔的信号处理的经典和潜在的未来在量子制度的研究。
2022-04-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
A Cavity-Enhanced Room-Temperature Broadband Raman Memory
宽带量子存储器在未来的光子量子信息协议中作为复用元件具有很大的前景。碱蒸气拉曼存储器结合了高带宽存储、按需读出和在室温下操作而没有碰撞荧光噪声。然而，以前的实现方式需要大的控制脉冲能量，并遭受四波混频噪声。在这里，我们提出了一种拉曼存储器，其中存储相互作用是由一个低精细度双折射腔调谐到同时与信号和控制领域的共振，大大降低了所需的能量来驱动存储器。通过对反斯托克斯场进行工程反共振，我们还抑制了四波混频噪声，并报告了拉曼型温蒸汽存储器中尚未实现的最低无条件噪声基底，每个脉冲$(15\pm2)\times10^{-3}$光子，总效率为$(9.5\pm0.5)$ %。
2015-10-15 quant-ph
Single-photon generation at room temperature using molecular optomechanics in a hybrid photonic-plasmonic cavity
提出混合光子-等离子体腔中的单分子光力学结构，通过 g^2(0) 计算和量子路径干涉分析，证明弱耦合下可实现室温单光子发射。
2023-12-18 physics.optics quant-ph
Chiral cavity-magnonic system for the unidirectional photon blockade
School of Physics and Information Technology, Shaanxi Normal University（陕西师范大学物理与信息技术学院）；Xi’an Key Laboratory of Optical Information Manipulation and Augmentation（西安光学信息操纵与增强重点实验室）
基于手性腔-磁子系统实现单向光子阻塞，通过控制磁场方向实现单向单光子发射。
2026-01-26 quant-ph
Cavity-enhanced photon indistinguishability at room temperature and telecom wavelengths
针对室温下电信波段单光子不可区分性难以实现的问题，提出利用光纤基微腔与单个纳米管缺陷的非相干良好腔耦合方案，使光子不可区分性较自由空间提升两个数量级以上，为优化非经典光源提供了有前景的策略。
2024-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
8E-17 fractional laser frequency instability with a long room-temperature cavity
我们提出了一种基于48厘米长的光学玻璃谐振腔的激光系统。大尺寸需要复杂的热控制和优化的安装设计。自平衡安装对于在所有方向上可靠地达到低于$Δν/ ν$ 2 E-10 /g的加速度灵敏度至关重要。此外，实现了从激光二极管附近的公共参考点到腔镜和到附加用户点（Sr时钟和频率梳）的光纤噪声消除。通过与其他腔稳激光器和锶晶格钟的比较，揭示了在1 s至1000 s的平均时间下低于1 E-16的不稳定性。
2015-03-31 physics.optics quant-ph
Cavity Quantum Electrodynamics Effects with Nitrogen Vacancy Center Spins in Diamond and Microwave Resonators at Room Temperature
在低温微波谐振腔中研究了金刚石中氮空位中心自旋的腔量子电动力学（C-QED）效应，如Rabi分裂、Rabi振荡和超辐射。在这篇文章中，我们探讨了在室温下实现强集体耦合的可能性以及由此产生的自旋系综C-QED效应。热环境对单个自旋的热激发导致具有低对称性和降低的集体自旋-微波场耦合的集体Dicke态的布居。然而，我们的模拟表明，热激发可以通过光学泵浦的自旋冷却补偿。由此产生的具有更高对称性的Dicke态的布居意味着与当前可用的高质量谐振器的强耦合，并且使室温下的C-QED效应在量子传感和量子信息处理中具有潜在的应用。
2021-10-21 physics.atom-ph quant-ph
Enhanced bipartite entanglement and Gaussian quantum steering of squeezed magnon modes
本研究理论提出双腔-磁振子系统纠缠两个压缩磁振子模式的方案，利用双模压缩真空场驱动和光学参量放大器，得到强纠缠最优参数区间，验证了参数失配下的有效性并探究了纠缠转移与高斯量子导引特性。
2023-07-19 quant-ph
Photonic spin Hall effect in $\mathcal{PT}$-symmetric non-Hermitian cavity magnomechanics
本文针对PT对称非厄米腔磁子力学系统，研究其本征值谱特性与光子自旋霍尔效应，发现三阶例外点，实现了对光子自旋霍尔效应的多维度相干调控。
2025-11-15 physics.optics quant-ph
Steady-state superfluidity of light in a tunable cavity at room temperature
在一定条件下，非线性腔中的光可以像超流体一样无摩擦地流动。到目前为止，部分轻部分物质（即，极化激元）超流体已经在稳态的液氦温度下或在亚皮秒时间尺度的室温下被观察到。在这里，我们报告的签名超流腔光子（而不是极化激元）的第一次。当对缺陷发射光子流体时，我们观察到高于临界强度和低于临界速度的后向散射的抑制。由于我们的充油腔具有很强的热光非线性，因此出现了室温和稳态的光子超流性。数值模拟定性地再现了我们的实验观察，并揭示了粘性光子流体如何重组成超流体的热弛豫时间内的石油。我们的研究结果建立了热光非线性腔作为探测光子超流性在室温下的平台，并提供了在任意潜在的景观使用结构镜探索超流性的前景。
2020-12-24 cond-mat.other nlin.AO physics.flu-dyn
Strong Optomechanical Coupling at Room Temperature by Coherent Scattering
系统的量子控制要求对量子态的操纵比任何退相干速率都要快。对于介观系统，迄今为止只有少数低温系统达到了这一点。量子控制的一个重要里程碑是所谓的强耦合区，在腔光力学中，强耦合区对应于大于腔衰减率和机械阻尼的光机械耦合强度。在这里，我们展示了在室温下悬浮的二氧化硅颗粒和高精细光学腔之间的强耦合机制。通过采用相干散射而不是直接驱动腔来实现法向模分裂。这里实现的耦合强度接近腔线宽的三倍，深入到强耦合区。进入强耦合区是在室温下实现介观物体量子控制的重要一步。
2021-01-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Room-temperature quantum optomechanics using an ultra-low noise cavity
本研究通过使用刻有声子晶体结构的高精细度腔降低频率噪声，并结合高热导率和高Q值的氮化硅膜振子，在室温下实现了光力学压缩，将工程化宏观振子的量子控制扩展至室温。
2023-09-26 quant-ph
Optomechanically induced transparency in membrane-in-the-middle setup at room temperature
我们证明了模拟的电磁感应透明的室温腔光学机械设置由一个薄的Fabry-Pérot腔中的透明膜形成。由于相消干涉，当泵浦光与腔的运动红边带共振时，弱探测光场被腔完全反射。在这种情况下，我们推断光的数百微秒的显著减慢，这很容易通过沿着腔轴移动膜来调整。我们还观察到了当泵浦光与蓝边带共振时，由于相长干涉而产生的电磁感应放大现象。
2013-07-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Move aside pentacene: Diazapentacene doped para-terphenyl as a zero-field room-temperature maser with strong coupling for cavity quantum electrodynamics
微波激射器是激光器的微波模拟物，有望提供微波信号的超低噪声放大，用于医学MRI成像和深空通信。由于发现了可在室温下操作的增益介质，避免了阻碍其使用的笨重低温，现代对脉泽的研究重新点燃。然而，除了掺杂对三联苯的并五苯和金刚石中带负电荷的氮空位缺陷这两种已知材料之外，在寻找全新的室温增益介质方面几乎没有进展。在这里，我们发现6，13-diazapentacene掺杂对三联苯作为微波激射增益介质，可以在室温下工作，没有外部磁场。测得的脉泽脉冲功率为-10 dBm，表明它在绝对功率上与并五苯掺杂的对三联苯相当，同时与其并五苯前身相比具有令人信服的优势，因为它具有更快的放大启动时间，可以用620 nm的更长波长的光激发，并且由于添加了氮基团而具有更大的化学稳定性。此外，我们表明，脉泽爆发允许6，13-二氮杂并五苯掺杂的对三联苯达到腔量子电动力学的强耦合制度，在那里它具有182的高协同性。我们研究了6，13-二氮杂并五苯掺杂的对三联苯的光学和微波自旋动力学，以评估其作为脉泽增益介质的行为，其中它具有快速的系间穿越和有利的更高的三重态量子产率。我们的研究结果铺平了道路，为未来发现其他类似的脉泽材料，并帮助点，这样的材料作为有前途的候选人在室温下的腔量子电动力学效应的研究。
2022-11-11 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
Narrow-band single photon emission at room temperature based on a single Nitrogen-vacancy center coupled to an all-fiber-cavity
我们报道了一种基于金刚石中单个氮空位（NV）中心耦合到光纤腔中作为单光子源（SPS）的器件。该器件由两个凹面镜和一个预选的纳米金刚石组成，每个凹面镜直接制作在两个光纤的端面上，纳米金刚石包含沉积在这些反射镜之一上的单个NV中心。腔输入和输出都是直接光纤耦合的，发射波长很容易通过压电晶体改变两个反射镜的间距来调谐。通过耦合到腔，我们实现了两个数量级的频谱光子率密度的增加相比，自由空间发射的NV中心。通过这项工作，我们建立了一个简单的全光纤为基础的SPS集成到光子量子网络的前景看好。
2014-07-22 physics.optics quant-ph
Cryogenic Magnomechanics for Thermometry Applications
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）
研究在极低温下实现磁机械共振，通过YIG球与微波腔的耦合，观测了热机械运动和磁子线宽温度依赖性，为量子技术提供新方法。
2026-03-16 cond-mat.other quant-ph
Optical self-cooling of a membrane oscillator in a cavity optomechanical experiment at room temperature
Università di Firenze（佛罗伦萨大学）；Institute of Materials for Electronics and Magnetism, Nanoscience-Trento-FBK Division（电子与磁性材料研究所，纳米科学-特伦托-FBK分部）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Trento Institute for Fundamental Physics and Application（意大利国家核物理研究所（INFN），特伦托基础物理与应用研究所）；CNR-INO（意大利国家研究委员会-光学研究所）；INFN, Sezione di Firenze（意大利国家核物理研究所，佛罗伦萨分部）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
本文在室温腔光力学实验中测试SiN膜振子的边带冷却极限，实现约100声子占据数的冷却效果，并指出激光经典噪声是进一步冷却的主要障碍。
2023-05-24 quant-ph
Controlling magnon-photon coupling in a planar geometry
本研究在室温下利用高品质因数开口环谐振器和单晶YIG球体，通过改变球体尺寸及在谐振器内的位置，实验验证了磁子-光子耦合强度与射频磁场、自旋密度及磁偶极相互作用的理论依赖关系，实现了对相干耦合的控制。
2024-02-05 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other quant-ph
Image Current Detection of Electrons in a Room-Temperature Paul Trap
本文提出在室温保罗阱中利用不同腔模分离囚禁与检测，通过镜像电流方法提取被微波驱动淹没的电子信号，并观测到电阻冷却引起的指数衰减，为低温下实现单电子基态冷却奠定基础。
2025-04-14 physics.atom-ph quant-ph
Perfect Transfer of Entanglement and One-Way Quantum Steering via Parametric Frequency Converter in a Two-mode Cavity Magnomechanical System
本文研究双模腔磁力系统中参量频率转换器对纠缠与量子导引的增强作用，发现其可提升热鲁棒性并实现非对称单向导引，通过调节参数可在不同模式间实现纠缠和导引的完美转移，为量子信息处理与存储提供新途径。
2025-02-09 quant-ph
Observation of a room-temperature oscillator's motion dominated by quantum fluctuations over a broad audio-frequency band
本文报道了在室温下，在与引力波探测器相关的宽频率范围内，光机械腔中量子辐射压力噪声（QRPN）的宽带测量。我们表明，QRPN驱动的运动的高反射率的单晶微谐振器，它作为一个法布里-珀罗腔的镜子。在我们的测量中，QRPN在10 kHz和50 kHz之间的所有其他噪声中占主导地位，并且与腔内循环功率的预期一致。的微谐振器，最大的噪声源旁边的QRPN的热噪声的测量和示出同意从200 Hz到30 kHz的结构阻尼模型。通过观察QRPN在音频波段的影响，我们现在有了一个研究技术的试验平台，以减轻反作用，如变分读出和压缩光注入，可用于提高引力波探测器的灵敏度。
2018-02-27 quant-ph
Nonreciprocal Bistability in Coupled Nonlinear Cavity Magnonics
Wenzhou University（温州大学）；International Quantum Academy（国际量子科学院）
该研究通过引入非线性元件，实现基于凯尔磁子的高可调非互易双稳态系统，展示了在不同耦合条件下增强磁子非互易性的方法。
2025-12-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Numerical optimization of a nanophotonic cavity by machine learning for near-unity photon indistinguishability at room temperature
室温（RT），在芯片上确定性产生不可分辨光子耦合到光子集成电路是量子光子应用的关键。然而，由于大多数确定性单光子源（SPS）的固有失相，在RT下难以获得高的不可分辨性（I）。在这里，我们对混合缝隙布拉格纳米光子腔的设计和优化进行了数值演示，该腔在RT下为各种单光子发射器实现了理论上接近1的I和高耦合效率（\b{eta}）。我们的数值模拟预测的模式体积在10-3（λ/2n）3的顺序，允许强耦合的量子光子发射器，可以异质集成。我们表明，高I和\b{eta}应该是可能的微调的品质因数（Q）取决于单光子发射器的固有特性。此外，我们基于深度神经网络和遗传算法（GA）的组合进行机器学习优化，以进一步将模态体积减少近三倍，同时放松强耦合所需的狭槽宽度的严格尺寸。优化的器件具有20 nm的槽宽。该设计要求制造分辨率在当前最先进技术的极限内。此外，高I和\b{eta}的条件要求量子发射器的定位精度在纳米级。虽然该提议不是一个可扩展的技术，但它可以适用于单光子操作的实验演示
2022-04-11 quant-ph
Cooling mechanical resonators to quantum ground state from room temperature
介观机械谐振器的基态冷却是检验量子理论和实现量子信息的基本要求。我们分析了在中间耦合制度，其中光增强的光机耦合强度是可比的腔衰减率的腔光机冷却限制。结果表明，在这一区域，强耦合和弱耦合区域的冷却都突破了极限。在腔衰减率和耦合强度的最佳条件下，解析地导出了最低冷却极限。实质上，冷却到量子基态需要$Q_{\mathrm{m}}>2.4n_{\mathrm{th}% }$，其中$Q_{\mathrm{m}}$是机械品质因数，而$n_{\mathrm{th}}$是热声子数。值得注意的是，基态冷却是可以实现的，从室温开始，当机械$Q$ -频率产品$Q_{\mathrm{m}}{ν>1.5}\times10^{13}$，腔衰减率和耦合强度超过热退相干率。我们的研究为优化介观机械谐振器的反作用冷却提供了一个总体框架。
2014-06-28 physics.optics quant-ph
Cavity-mediated superconductor$\unicode{x2013}$ferromagnetic insulator coupling
最近的一项概念证明表明，腔光子可以在宏观距离上将超导（SC）签名介导到铁磁绝缘体（FI）[Phys. Rev. B，102，180506（R）（2020）]。与传统的接近系统相比，这有利于长距离FI $\unicode{x2013}$ SC耦合，局部服从不同的驱动器和温度，以及它们的相互作用的研究，而不会破坏它们的顺序。在这里，我们推导出这些相互作用的微观理论，重点是对FI，即诱导各向异性场的主导作用。在一个任意的实际例子中，我们发现了$14 \unicode{x2013} 16$ $μ$ T的各向异性场，这有望产生实验上可感知的倾斜的FI自旋的低矫顽力FI，如Bi-YIG。我们讨论了这样一个系统的超导自旋电子学的背景下的影响和潜在的应用。
2023-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
