Nonclassical energy squeezing of a macroscopic mechanical oscillator
光力学和机电学已经使得制备处于量子基态、正交压缩态和运动纠缠态的宏观机械振荡器成为可能。除了将更大、更有形的物体引入量子行为体系之外，这种新的能力还鼓励了在量子信息的处理和通信中使用机械振荡器的想法，以及作为超越标准量子极限的精密力传感器。但是，运动与光或电之间的有效线性相互作用排除了对更广泛类别的运动量子态的访问，例如猫态或能量压缩态。事实上，早期的光学机械建议指出，通过创建运动与光的强二次耦合，可以摆脱这种限制。虽然已经有二次耦合光机系统的实验演示，这些还没有访问非经典运动状态。在这里，我们通过将运动二次耦合到库珀对盒（CPB）量子比特的能级来创建非经典态。通过监测量子比特的跃迁频率，我们检测到振荡器的声子分布，而不是它的位置。通过改变振荡器和量子比特的状态的微波频率驱动，我们然后耗散地稳定振荡器在具有43的大平均声子数和大约3的亚泊松数波动的状态。在这种能量压缩态中，我们观察到二次耦合的一个显著特征：由量子比特跃迁引起的机械振荡器的反冲，非常类似于分子中的振动跃迁。
2020-08-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dissipative optomechanical preparation of macroscopic quantum superposition states
从量子物理到经典物理的过渡仍然是一个激烈争论的问题，尽管它已经被研究了一个多世纪。通过在空间量子叠加中制备宏观物体可以得到进一步的澄清，并且已经提出了以瞬态或概率方式为纳米机械设备生成这种状态的建议。在这里，我们介绍了一种方法来确定性地获得空间叠加的任意寿命通过耗散态制备。在我们的方法中，我们工程师的机械元件的运动的双势阱和驱动它朝向基态，这表明所需的空间叠加，通过光学机械边带冷却。我们提出了一种基于超导电路耦合到锂装饰单层石墨烯片的机械运动的具体实现，介绍了一种通过将其耦合到超导量子位来验证机械状态的方法，并讨论了其在测试量子到经典过渡的崩溃模型方面的前景。
2016-05-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
A condition for first order phase transitions in quantum mechanical tunneling models
本文导出了量子力学隧穿模型中一级相变参数域的确定准则。该标准进行了测试，应用到各种模型，特别是一些最近已被用来探索自旋隧道在宏观粒子。在每一种情况下，协议被发现与以前的实证确定的域。
1999-02-12 cond-mat.mes-hall
Entanglement between Distant Macroscopic Mechanical and Spin Systems
纠缠是多体量子系统的一个重要性质，其特征是物体的量子态不受空间距离的影响而不可分离。在越来越宏观和不同的系统之间产生纠缠是量子科学中正在进行的努力，其使得能够实现混合量子网络、量子增强感测以及探测量子理论的基本极限。混合系统的不一致性和量子关联的脆弱性阻碍了宏观混合纠缠的产生。在这里，我们证明，第一次，产生的纠缠态之间的运动的宏观力学振子和集体原子自旋振子，作为见证下的爱因斯坦-波多尔斯基-罗森方差低于可分性极限，$0.83 \pm 0.02<1$。机械振荡器是毫米大小的电介质膜，自旋振荡器是磁场中的$10^9$原子的系综。通过两个空间分离的系统传播的光产生纠缠，由于集体自旋发挥了有效的负质量参考系的作用，并在理想情况下提供了一个无反作用的子空间;在实验中，量子反作用被抑制了4.6 dB。我们的研究结果铺平了道路，超越标准量子灵敏度极限的运动测量力，加速度和引力波检测的应用，以及对基于远程传输的协议在混合量子网络。
2020-03-25 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Macroscopic quantum effects in nanomechanical systems
本文研究了纳米尺度下弹性梁力学性质的量子效应。计算了纵向压缩光束的横向量子涨落、热涨落和非线性激发能。在Euler不稳定性附近，系统用一维Ginzburg-Landau模型描述，其中序参量为屈曲模态的振幅。我们表明，在单壁碳纳米管的顺序或小于100 nm的长度的零点波动是可访问的，并讨论了观察宏观量子相干性在纳米束附近的临界应变的可能性。
2003-10-27 cond-mat.mes-hall
Two-mode squeezing in an electromechanical resonator
光子量子纠缠以双模压缩态的形式广泛存在，这可以归因于参量下转换现象。用宏观力学对象重新解释这种效应可以提供一条通往纯粹机械纠缠的路线，以及探索我们日常经典世界的量子力学性质的独特可能性。尽管有这样的前景，机械双模压缩态仍然难以捉摸，由于无法重建的非线性相互作用的心脏，这种现象在力学领域。为了解决这个问题，我们已经开发了一个参数下变频器，在机械谐振器集成的电气功能，使机械非线性动态工程，以模拟参数下变频相互作用。在这种结构中，声子同时成对地以两种宏观振动模式产生，这导致它们的运动被放大。平行地，机械双模压缩态也被创建，其表现出远低于其组成模式的热水平的波动，以及随着其放大率的增加而变得几乎完美的模式之间的相关性。这两个巨大的声子系综之间的相关性显着的观察铺平了道路，在单声子水平上纠缠的宏观力学系统。
2014-05-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin current generation due to mechanical rotation in the presence of impurity scattering
本文从自旋相关输运方程出发，研究了均匀旋转物体在杂质散射作用下自旋流的产生。当平行于旋转轴施加弱磁场时，主要在径向方向上产生自旋电流，其中回旋频率小于由于杂质散射引起的弛豫时间的倒数。自旋积累估计通过求解自旋扩散方程。我们证明了逆自旋霍尔效应可以用来探测由转动引起的自旋电流。
2011-04-19 cond-mat.mes-hall
Mechanical squeezing via fast continuous measurement
我们重新讨论了用连续线性位置测量法制备振子的量子态。相当普遍的解析表达式导出的条件状态的振荡器。值得注意的是，我们预测，量子压缩是可能的反作用占主导地位的和量子相干振荡制度之外，放宽实验要求，甚至相比基态冷却。这为产生宏观力学振子的非经典态提供了一种新的途径，也为室温下的量子传感和量子宏观性测试打开了大门。
2020-07-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Non-Gaussian macroscopic entanglement of motion in a hybrid electromechanical device
我们提出了一个方案纠缠的运动中的两个大质量的物体在混合机电架构。这种纠缠是由两个机械振子与一个超导量子比特的相互作用产生的。我们证明了所产生的宏观纠缠态是非高斯的，其寿命受到量子比特相干时间的限制。通过适当控制量子比特，可以在很宽的参数范围内实现纠缠。我们确认我们的计划的性能，通过数值求解量子光学主方程，包括噪声源。研究了耦合率的不对称性和机械热噪声等缺陷对纠缠态的影响，并展示了它们如何影响纠缠态的数量和寿命。由于量子比特的非线性性质，机械谐振器的初始高斯态演化为准稳态非高斯态，这对于连续变量系统中的普适量子信息处理至关重要。因此，这项工作为实现通用连续变量量子网络迈出了第一步。
2019-07-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Proposal for Observing Nonclassicality in Highly Excited Mechanical Oscillators by Single Photon Detection
本文提出一种腔光力学态制备协议，通过相干态制备与单拉曼散射光子投影测量，使任意大相干振幅的机械振子进入非经典态，并借助拉曼边带光子统计观测其亚泊松声子分布。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Probing the quantum motion of a macroscopic mechanical oscillator with a radio-frequency superconducting qubit
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；ENS-Université PSL（巴黎高等师范学院-巴黎文理研究大学）；Collège de France（法兰西学院）；Alice & Bob
利用射频超导量子比特探测宏观机械振子的量子运动，揭示热占据与量子反作用，并探索引力诱导退相干的测试可能性。
2026-01-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Observation of Radiation Pressure Shot Noise on a Macroscopic Object
由于与环境的强耦合和经典噪声，宏观物体位置测量的量子力学通常是不可访问的。在这里，我们监测一个机械谐振器受到越来越强的连续位置测量，并观察量子力学反作用力，根据海森堡不确定性极限上升。对于我们的基于光学的位置测量，反作用的形式是来自相干测量场中的泊松分布光子的波动辐射压力，称为辐射压力散粒噪声。我们证明了一个反作用力，在我们的系统中的热力的大小相媲美。此外，我们观察到的辐射力的波动和谐振器的位置之间的时间相关性。
2013-02-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Macroscopic quantum oscillator based on a flux qubit
本文介绍了一种由悬臂梁形式的磁通量子比特组成的宏观量子振荡器。链接到通量量子位的磁通量和悬臂的机械自由度自然耦合。通过外部磁场控制耦合。引入的磁通量子比特悬臂梁的基态对应于磁通量和悬臂梁位移之间的量子纠缠。
2017-11-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Generation of mechanical interference fringes by multi-photon counting
探索宏观物体的量子行为为研究物理学基础和开发一套量子增强技术提供了一条有趣的途径。一个突出的研究途径是量子光学力学，它利用量子光学的工具来控制宏观机械谐振器的运动。尽管最近取得了很好的进展，但由于弱耦合和热退相干，机械量子叠加态的制备仍然很突出。在这里，我们提出了一种新的光机计划，大大放宽了这些要求，允许利用多光子量子测量的非线性制备量子叠加态的机械谐振器的运动。我们的方法是能够产生非经典的机械状态，而不需要强的单光子耦合，是弹性的光损耗，并提供更有利的缩放对初始机械热占领比现有的计划。此外，我们的方法允许通过将光场投影到NOON态上来产生更大的叠加态。我们实验证明了这种多光子计数技术的机械热状态在经典极限和观察干涉条纹的机械位置分布，显示相位超分辨率。这为在宏观尺度上探索和利用量子现象开辟了一条可行的途径。
2018-08-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Testing of Generalized Uncertainty Principle With Macroscopic Mechanical Oscillators and Pendulums
近年来，在量子态下对机械振子的观测和操纵为基础物理的研究提供了新的机会，如寻找量子引力的低能特征。例如，最近有人提出，通过检测可能由量子引力修正引起的[x，p]对易关系的变化，这种设备可以用于测试量子引力效应。我们表明，这种修正的结果在机械振荡器的共振频率依赖于它的振幅，这是已知的幅频效应。利用这种新方法，我们测量了0.3kg超高Q值蓝宝石劈条机械谐振器和10mg石英体声波谐振器的幅频效应。我们的蓝宝石谐振腔实验建立了量子引力修正常数的上限为$β_0<5 \times10^6$这是一个比以前检测到的6倍。从石英谐振器的实验中对$β_0$的合理估计产生了甚至更严格的$4\times10^4$极限。1936年Atkinson测量物理摆周期的数据集对$β_0 \ll 1$的局限性明显增强。然而，由于在这些实验中缺乏适当的摆频率稳定性测量，$β_0$的精确上限不能可靠地建立。此外，基于摆锤的系统仅允许测试取决于动量平均值的修改的换向器的特定形式。相反，机电振荡器能够直接由于高得多的稳定性和更高的控制程度而测试任何形式的广义不确定原理。
2019-08-23 cond-mat.mes-hall gr-qc quant-ph
Ground-state cooling of a massive mechanical oscillator by feedback in cavity magnomechanics
将大质量力学振子的运动冷却到它的量子基态对于观察力学系统中的宏观量子效应起着至关重要的作用。在这里，我们提出了一个基于测量的反馈冷却协议，在腔磁力学，是能够冷却到其基态的宏观铁磁体的机械振动模式。机械模式通过色散磁致伸缩相互作用耦合到磁振子模式，并且后者进一步通过磁偶极子相互作用耦合到微波腔模式。通过测量微波腔输出场的幅度并将与输出场的幅度波动成比例的力施加到机械振荡器上来引入反馈回路。我们表明，通过适当地设计反馈增益，机械阻尼率可以显着提高，而机械频率不受影响。因此，振动模式可以在低温下在未分辨边带区域中冷却到其量子基态。该协议是专为使用铁磁材料，具有强磁致伸缩以及大的磁振子耗散腔磁力系统。
2022-12-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum mechanical scattering on time-dependent potentials using nonequilibrium Green's functions
含时非平衡格林函数（TDNEGF）被证明是一个灵活的，有效的工具，用于描述量子力学单粒子散射的空间局域化，随时间变化的潜力。专注于数值方法，可以处理任意的空间和时间依赖性的潜力，提供它是零之前的初始时刻。在这种情况下，戴森和凯尔迪什方程的适当版本导致一个透明的描述与明确的物理解释。作为一个例子，讨论了激光短脉冲与初始在自由空间中传播的电子的相互作用。
2015-05-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multiphoton transitions in a macroscopic quantum two-state system
我们在三个约瑟夫森结的超导环中观察到了两个反向环流形成的宏观量子力学叠加态之间的多光子跃迁。在光谱测量中观察到的共振峰和下降的三光子跃迁时，系统被照射一个强大的RF光子场。的多光子吸收下降的宽度示出与Bessel函数的比例与来自布洛赫方程或自旋玻色子模型的理论预测一致。
2004-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Steady-state Mechanical Squeezing in an Optomechanical System via Duffing Nonlinearity
力学系统中的量子压缩不仅是宏观量子效应的一个重要特征，而且还可以用来推进弱力的计量学。在这里，我们表明，强的机械压缩在稳态下可以产生的光学机械系统的机械非线性和红失谐单色驱动的腔模式。这种压缩是由非线性参量放大和腔冷却共同作用的结果，并且对机械模的热涨落具有鲁棒性。
2015-01-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum mechanical prediction of four-phonon scattering rates and reduced thermal conductivity of solids
最近，基于第一性原理的微扰理论预测晶格热导率$κ$取得了重大成功。然而，它只包括三声子散射，因为假设四声子和更高阶的过程通常是不重要的。此外，直接评估四声子和高阶过程的散射率一直是一个长期的挑战。然而，在这项工作中，我们已经开发了一种形式主义，以明确地确定在整个布里渊区四声子散射的量子力学散射概率矩阵，并通过减轻计算的挑战，我们直接计算四声子散射率。我们发现，四声子散射率是可比的三声子散射率在中高温下，他们增加二次温度。因此，当四声子散射被包括在内时，Lennard-Jones氩的$κ$在80 K下减少了60%以上。此外，在较少的非谐材料-金刚石，硅，锗，$κ$仍然减少在高温下的四声子散射。此外，即使在低温下，光学声子的热导率也由四阶和更高阶声子散射主导。
2016-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Boltzmann--Langevin approach: A simple quantum-mechanical derivation
本文给出了半经典Boltzmann-Langevin方程中Langevin源的关联函数的一个简单的量子力学推导。电子-声子散射的具体情况被认为是。结果表明，弱散射的假设导致的泊松性质的散射通量。
2015-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Elastic Enhancement Factor: from Mesoscopic Systems to Macroscopic Analogous Devices
弹性过程的概率超过非弹性过程的概率是随机矩阵理论（RMT）预测的混沌共振散射的一个特征。定量地说，这种现象的特征在于弹性增强因子$F^{(β)}$，即基本上是弹性和非弹性截面的典型比率。通过实验测量，这个量可以为各种共振散射过程中间阶段形成的复杂中间开放系统的动力学特性提供重要信息。我们讨论的增强因子的性质在广泛的范围内从介观系统，例如，重核宏观电磁模拟装置模仿二维量子台球。我们证明了在这两种情况下的弹性增强因子的特性之间的实质性区别。一个完整的解析解的情况下，系统没有时间反演对称性，只有几个等效的开放散射通道。
2015-07-03 cond-mat.mes-hall nucl-th
Quantum mechanical time-delay matrix in chaotic scattering
计算了散射矩阵为S的混沌系统在能量E处的矩阵Q = -i \hbar S^{-1} dS/dE的概率分布。Q的特征值τ_j是E提出的所谓固有延迟时间。P. Wigner和F. T. Smith描述了散射过程的时间依赖性。逆延迟时间的分布由随机矩阵理论的拉盖尔系综给出。
1997-05-20 chao-dyn cond-mat.mes-hall nlin.CD
Macroscopic Quantum Electrodynamics with Gain: Modified Fluctuations and Their Consequences
RIKEN Centre for Advanced Photonics, RIKEN（RIKEN先进光子学中心）；Instituto Superior Técnico—University of Lisbon and Instituto de Telecomunicações（里斯本高等理工学院与电信研究所）；The Blackett Laboratory, Imperial College London（帝国理工学院布莱克特实验室）
本文扩展宏观量子电动力学至增益介质，揭示增益修正的场涨落如何影响辐射和力学现象，如兰姆位移、Purcell效应及Casimir力。
2026-06-26 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Can the displacemon device test objective collapse models?
测试量子力学的适用性极限将加深我们对宇宙的理解，并可能揭示量子力学和引力之间的相互作用。目前，有一个广泛的方法，这样的宏观测试跨越从大分子的物质波干涉测量的精确测量的加热速率的运动中的微尺度杠杆。"displacemon"是一种建议的机电设备，由一个机械谐振器通量耦合到超导量子位，使机械量子态的产生和读出。在最初的提议中，机械谐振器是一个碳纳米管，含有$10^6$核子。在这里，为了在更宏观的尺度上探索量子力学，我们建议在两个更大的质量尺度上使用铝机械谐振器，一个是马歇尔-西蒙-彭罗斯-鲍梅斯特移动镜建议的启发，另一个是普朗克质量。对于这样的设备，我们检查所需的实验要求进行更宏观的量子测试，从而可行地检测退相干效应预测的两个客观的崩溃模型：Diósi-Penrose和连续自发本地化。我们测试这两种理论的协议利用了displacemon架构来创建与环境不平衡的非高斯机械状态，然后分析超导量子位的测量统计数据。我们发现，随着这些机电设备的制造和振动灵敏度的改进，displacemon设备提供了一个新的路线，可行的测试退相干机制超出标准量子理论。
2021-11-19 cond-mat.mes-hall gr-qc hep-th
