Ground state cooling of nanomechanical resonator via parametric linear coupling
我们提出了一种用于与LC振荡器线性耦合的纳米机械谐振器的基态冷却方案。线性耦合，当在红色失谐周期性调制时，将低频纳米机械模式上转换为高频LC振荡器模式，并产生反作用力，该反作用力可以将谐振器冷却到其在分辨边带区域中的基态。我们还研究了量子反作用噪声对线性耦合中的反转项所引起的冷却的影响。该方案可与原子系统的激光冷却相媲美，并可在超导电路中实现。
2008-10-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optical-mechanical cooling of a charged resonator
边带法是将微纳器件冷却到超低温的最有效方法之一。目前，这种方法正在进行实验和理论研究。与该方法相关的理论结果对应于电磁场通过辐射压力与微或纳米谐振器相互作用的情况。显然，如果你选择一个带电的微米或纳米谐振器，相互作用将是不同的。在本文中，这种情况下被认为是，它表明，冷却将是有效的边带方法。在工作中得到的最终方程，冷却谐振器的量子数的平均值，有一个令人惊讶的简单的分析形式，这使得最完整的分析系统的研究。
2018-11-08 physics.optics quant-ph
Laser and cavity cooling of a mechanical resonator with a Nitrogen-Vacancy center in diamond
我们从理论上分析了机械谐振器的高Q模的冷却动力学，当该结构也是一个光学腔，并与NV中心耦合。NV中心由激光驱动并与腔光子场和机械振荡器的应变场相互作用，而辐射压力耦合机械谐振器和腔场。从完整的主方程出发，我们推导出机械谐振器运动的速率方程，其系数取决于系统参数和噪声源。然后，我们确定的冷却制度，冷却速率，渐近温度，和实验相关的参数制度的共振荧光光谱。对于这些参数，我们考虑电子跃迁，其线宽允许进行边带冷却，并表明，一般不提高冷却效率的光学腔的添加。我们进一步表明，NV中心的电子跃迁的纯退相可以导致冷却效率的提高。
2016-10-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced Laser Cooling of a Mechanical Resonator via Zero-Photon Detection
本文提出并实验证明利用反斯托克斯光场的零光子探测将机械谐振器冷却到低于激光冷却极限，并通过外差测量验证，为量子热力学和量子态工程开辟新途径。
2025-05-06 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
Measurement-based cooling of a nonlinear mechanical resonator
我们提出了两种基于测量的方案，以冷却非线性机械谐振器的能量接近其基态。该协议依赖于自旋自由度的投影测量，其通过Jaynes-Cummings相互作用与谐振器相互作用。我们展示了这些冷却方案的性能，这些冷却方案可以是串联的-即通过重复一系列动态演化，然后进行投影测量-或单发。我们的特点与数值模拟的冷却方案的性能，并查明退相干和噪声机制的影响。由于Jaynes-Cummings模型的普遍性和实验相关性，我们认为我们的结果可以应用于各种实验设置。
2020-06-08 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
Optomechanically-induced-transparency cooling of massive mechanical resonators to the quantum ground state
大质量机械物体的基态冷却仍然是一个困难的任务，受到未解决的机械边带的限制。我们提出了一种光机诱导透明冷却方案，在两个机械模耦合到同一个光腔模的纯光机系统中，在没有解决边带条件的情况下实现机械运动的基态冷却。我们表明，基态冷却是可以实现的边带分辨率$ω_{m}/κ$低至0.003。这为大质量宏观器件的量子操纵和高精度测量提供了新的途径。
2015-04-17 physics.optics quant-ph
Cooling a Mechanical Resonator with a Nitrogen-Vacancy Center Ensemble Using a Room Temperature Excited State Spin-Strain Interaction
我们提出了一个协议，耗散冷却室温机械谐振器使用氮空位（NV）中心合奏。自旋系综通过其轨道平均的激发态耦合到谐振器，其具有先前未表征的自旋-应变相互作用。实验证明，激发态的自旋-应变耦合比基态自旋-应变耦合强$13.5\pm0.5$倍。然后，我们从理论上表明，这种相互作用与高密度自旋系综相结合，使机械谐振器从室温冷却到其热声子占有率的一小部分。
2016-06-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Theory of Transmission Line Resonator-Assisted Cooling of a Micromechanical Resonator
我们提出了一个量子描述的冷却的微机械弯曲振荡器的一维传输线谐振器通过一个类似于腔辐射压力的力。机械振荡器电容耦合到传输线谐振器的中心导体。在最佳点处，微机械振荡器可以被冷却到接近基态，并且可以通过输出微波信号的零差检测来测量冷却。
2009-01-23 cond-mat.other quant-ph
Improving Cooling performance of the mechanical resonator with the two-level-system defects
我们研究了一个现实的机械谐振器含有缺陷的冷却性能。由于这些缺陷，通过光学机械系统的正常冷却方法不能有效地工作。我们表明，通过采用周期性的$σ_z$脉冲，我们可以消除缺陷和它们周围的热浴之间的相互作用的第一顺序的时间。与无$σ_z$脉冲情况下的冷却性能相比，得到了更好的冷却效果。此外，该脉冲序列具有改善具有不同缺陷能隙和不同缺陷阻尼率的谐振器的冷却性能的能力。
2014-06-03 quant-ph
Cooling a charged mechanical resonator with time-dependent bias gate voltages
我们展示了一个纯电子冷却方案，通过精心调谐电极上的偏置栅极电压，将带电机械谐振器（MR）冷却到接近振动基态，该电极通过库仑相互作用耦合MR。关键的一步是基于Lewis-Riesenfeld不变量的MR的时间相关的有效本征频率的修改。关于先前提出的相关想法[Li等人，A 83，043803（2011）]，我们的方案更简单、更实用并且完全在当前技术的范围内。
2013-02-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooling a nanomechanical resonator by a triple quantum dot
提出了一种实现纳米机械谐振器（NAMR）电容耦合到三重量子点（TQD）的基态冷却的方法。这种TQD是$Λ$构型的三能级原子的电子模拟物，它允许电子通过低能态进入它，并且只从高能态退出。通过调节TQD中两个较低能量态的简并度，电子可以被捕获在由两个隧穿路径之间的破坏性量子干涉引起的暗态中。因此，当电子从NAMR中容易且重复地吸收能量量子用于激发时，可以实现NAMR的基态冷却。
2012-05-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Laser cooling of a nanomechanical resonator mode to its quantum ground state
我们表明，它是可能的冷却纳米机械谐振器模式到其基态。所提出的技术是基于嵌入的量子点的声子边带的共振激光激发。边带耦合的强度直接由量子点光学跃迁的初态和终态的电子-声子耦合之间的差异决定。我们所描述的技术的可能应用包括产生非经典状态的机械运动。
2003-06-29 cond-mat.mes-hall 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
Cooling of a Nanomechanical Resonator in the Presence of a Single Diatomic Molecule
我们提出了一个理论方案，通过驱动LC谐振腔的微波腔模耦合纳米机械谐振器到单个双原子分子。我们用Morse势描述双原子分子，并利用Fokker-Planck形式给出了相应的运动方程。得到了纳米机械谐振器的有效频率和有效阻尼的解析表达式。我们分析了双原子分子存在下纳米机械谐振器的基态冷却。结果证实，分子的存在改善了机械谐振器的冷却过程。最后，研究了分子参数对冷却机理的影响。
2015-02-28 quant-ph
Highly efficient cooling of mechanical resonator with square pulse drives
机械谐振器的基态冷却是产生宏观量子态的一种途径。本文研究了非光滑矩形脉冲驱动下的光机冷却问题。通过说明冷却的动力学过程，我们展示了如何选择方波脉冲的幅度和持续时间，以及它们之间的间隔，使机械谐振器可以快速冷却到它的基态。与在连续波驱动场下的冷却相比，通过使用方波脉冲驱动可以更有效和灵活地执行机械谐振器的基态冷却。在这种冷却过程的某些时候，方波脉冲驱动下的热声子数可能变得甚至低于具有相同幅度的连续波驱动场的冷却的理论极限。
2019-01-27 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 an magnomechanical resonator induced by magnetic damping
机械谐振器的量子操控在基础物理和量子信息处理中有着广泛的应用。其中，将力学系统冷却到其量子基态被认为是关键一步。本文提出了一种在腔式磁机械系统中实现谐振腔基态冷却的方案。该系统由微波谐振腔和铁磁小球组成，其中声子-磁振子耦合可分别通过磁致伸缩相互作用和磁偶极相互作用实现，而光子-磁振子耦合可分别通过磁致伸缩相互作用和磁偶极相互作用实现。通过对腔模的几何消去，得到了由磁振子模和机械模组成的有效哈密顿量。在实验可行的参数范围内，我们证明了磁机械谐振器的基态冷却可以通过额外的磁阻尼来实现。与光机械冷却不同，磁机械相互作用被用来实现谐振腔的冷却。进一步说明了外加磁场可以有效地控制基态冷却。
2019-06-28 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
Collectivity-assisted ground state cooling of a nanomechanical resonator
我们讨论了冷却的纳米机械谐振器的机械基态耦合到一个集体系统的两个相互作用的通量量子比特。我们发现，集体至关重要地改善冷却两种机制。首先，冷却过渡通过子辐射迪克状态进行，并且这些子辐射状态的减小的线宽抑制散射和环境对最终声子数的贡献。第二，有害的载流子激发而不改变谐振器的运动被集体能量转移抑制。
2009-12-10 cond-mat.supr-con quant-ph
Cooling trapped atoms in optical resonators
我们导出了一个方程的冷却动力学的量子运动的原子被囚禁在一个外部的潜力内的光学谐振腔。这个方程具有广泛的有效性，并允许我们确定新的制度，运动可以有效地冷却到潜在的基态。我们的研究结果表明，运动是严重影响的量子关联诱导的机械耦合与谐振器，这可能会导致选择性抑制某些跃迁的适当的参数制度，从而提高冷却效率。
2007-03-20 quant-ph
Ground state cooling of a nanomechanical resonator in the weak-confinement regime via quantum interference
讨论了耦合到超导磁通量子比特的纳米机械谐振器的基态冷却。我们表明，通过诱导量子干涉取消有害的载流子激发，基态冷却成为可能，在弱约束或非解决制度。量子位被建模为λ配置中的三能级系统，并且施加驱动通量使得量子位吸收光谱表现出电磁感应透明性，从而消除不需要的载流子激发。由于我们的基于干涉的方案允许应用强冷却场，因此可以实现快速有效的冷却。
2010-07-15 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
Optimal limits of cavity optomechanical cooling in the strong coupling regime
介观机械谐振器的激光冷却无论是在理论研究还是在实际应用中都具有重要意义。我们提供了一个一般的框架来描述强耦合制度的腔辅助反作用冷却。通过对冷却动力学的研究，我们发现平均声子数的时间演化是依赖于频率混合的光-机耦合强度的函数。进一步的分析结果表明，当系统本征模满足频率匹配条件时，可得到最佳冷却极限。本文还提出了用动态耗散冷却方法降低瞬态冷却极限的方法。研究结果为强耦合条件下介观机械谐振器的反作用冷却优化提供了指导。
2014-11-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Cooling a micro-mechanical resonator to its ground state by measurement back-action
我们提出了一个分析的微机械谐振器的冷却通过测量和反作用。测量是通过耦合到库珀对盒来执行的，尽管耦合不会导致净冷却，但从系统中提取信息并因此提取熵会导致纯量子态。在适当的情况下，状态变得非常接近相干状态，取决于测量记录，并且因此可以被移位到振荡器基态。
2009-06-10 quant-ph
Cooling of mechanical motion with a two level system: the high temperature regime
我们分析了冷却的纳米机械谐振器耦合到一个耗散的固态两能级系统，专注于制度的高初始温度。我们推导出一个有效的Fokker-Planck方程的机械模式，占饱和和其他非线性效应，并允许我们研究冷却动力学的谐振器模式为任意占领数。我们发现一个退化的冷却速率，并最终在很高的初始温度下的冷却故障，并讨论这些影响对各种系统参数的依赖性。我们的结果适用于大多数固态系统，已被提出用于冷却机械谐振器，包括量子点，超导量子比特和电子自旋量子比特。
2010-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Accelerated ground-state cooling of an optomechanical resonator via shortcuts to adiabaticity
机械谐振器的基态冷却是量子光学力学中的一项重要任务，因为它是产生、操纵和应用宏观力学相干性的必要前提。在这里，我们提出了一个瞬态计划，以加速基态冷却的机械谐振器在三模环耦合光机系统通过捷径绝热（STA）。我们考虑了四种耦合协议，并计算了绝热和STA情况下机械谐振器的平均声子数的演化。我们验证了STA方法可以在更短的时间内实现机械谐振器的基态冷却。STA方法也可以推广到加速腔光机学中的其他绝热过程，因此这项工作将开辟快速光机操作的新领域。
2022-02-09 quant-ph
Prospects of cooling a mechanical resonator with a transmon qubit in c-QED setup
基于超导量子比特的混合器件已经成为控制宏观谐振器量子态的一个有前途的平台。量子比特所增加的非线性可以是这种控制的宝贵资源。在这里，我们研究一个混合系统组成的机械谐振器纵向耦合到transmon量子比特。量子位读出可以通过耦合到读出模式来完成，如在c-QED设置中。机械谐振器和transmon量子比特之间的耦合可以通过调制SQUID电感来实现。在这样一个三方系统中，我们分析了所有三个模式分散耦合时的机械模式的稳态占领。我们使用量子噪声和Lindblad形式主义表明，边带冷却的机械模式到其基态是可以实现的。我们进一步实验证明，热机械运动的测量是可能的色散极限，同时保持量子比特和机械模式之间的大耦合。我们的理论计算表明，单光子强耦合是在实验范围内，在这样的混合设备。
2022-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooling of Nanomechanical Resonator Based on Periodical Coupling to Cooper Pair Box
提出并研究了一种基于库珀对盒（CPB）周期耦合的纳米机械谐振器（NAMR）的主动冷却机制，该机制通过设计一系列穿过CPB的磁通量脉冲来实现。当NAMR的初始声子数不太大时，这种冷却方案有效地将声子数降低了2到3个数量级。我们的方案在理论上对各种单模玻色子系统的冷却具有普遍性。它可以具体推广到制备NAMR的非经典态。
2005-10-31 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
Radiative cooling of a superconducting resonator
将微波谐振器冷却到量子基态附近，这对于它们在量子机制中的操作至关重要，通常通过将设备直接制冷到几十毫开尔文来实现。然而，在需要高操作功率的量子实验中，例如微波到光学量子转换，期望在具有不可忽略的环境热激发的较高温度下操作，其中较大的冷却功率是可用的。在这封信中，我们提出了一个辐射冷却协议，准备超导微波模式附近的量子基态，尽管温暖的环境温度的谐振器。在这个概念验证实验中，通过辐射耦合到70 mK冷负载，将热锚定在1.02 K的10 GHz超导谐振器的模式占用减少到$0.44\pm0.05$。这种辐射冷却方案允许高操作功率微波实验在量子制度下工作，并为将微波量子态路由到高温开辟了可能性。
2019-10-02 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
Cooling a Mechanical Resonator to Quantum Regime by heating it
我们考虑了一个由金刚石制成的机械谐振器，它包含一个位于振子末端的氮空位中心（NV中心）。施加二阶磁梯度，并诱导机械模式和NV中心之间的耦合。通过施加适当的外磁场，可以调节NV中心电子自旋能级之间的能量差以匹配两个机械模式$a$和$b$之间的能量差。激光器用于连续初始化NV中心电子自旋。具有较低频率的模式$a$由热浴驱动。我们发现，模式$b$的温度显着冷却时，加热浴温度增加。我们讨论了量子区冷却所需的条件，并通过数值模拟证实了结果。最后对这种反常效应给出了直观的物理解释。
2016-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast ground-state cooling of mechanical resonator with time-dependent optical cavities
提出了一种可行的冷却外接可控光驱的三镜腔光机系统中机械谐振腔的方案。在Born-Oppenheimer（BO）近似下，将机械谐振器和腔的动力学简化为一个含时谐振子，其有效频率可以通过光驱动场来控制。MR的快速冷却可以通过控制光学驱动器的振幅来实现。重要的是，我们进一步表明，基态冷却可以实现通过三镜腔光机系统没有解决的边带条件。
2011-04-11 quant-ph
Nonreciprocal control and cooling of phonon modes in an optomechanical system
声子共振器在从引力波探测器到蜂窝电话的设置中起着重要作用。它们可作为高性能换能器、传感器和滤波器，提供低功耗、可调谐耦合到各种物理系统，并与各种频率、材料和制造工艺兼容。声子谐振器的系统通常服从互易性，这确保了任何两个谐振器之间的声子传输系数与传输方向无关。必须打破互易性以实现在谐振器之间提供声能的单向传播的装置（诸如隔离器和循环器）。这些器件对于保护有源元件、减轻噪声和操作全双工收发器至关重要。到目前为止，非互易声子器件还没有结合强大的操作所需的功能：强非互易性，原位可调谐性，紧凑的集成，和连续操作。此外，它们仅适用于相干信号（而不是波动或噪声），并且仅在行波系统（而不是谐振器）中实现。在这里，我们描述了一个腔光学机械方案，产生强大的声子谐振器之间的非互易耦合。该方案提供约30 dB的隔离，并且可以通过施加到腔体的驱动音的相位简单地进行原位调谐。此外，通过直接监测谐振器的动态，我们表明，这种非互易性可以用来控制热波动，这种控制代表了一种新的资源，用于冷却声子谐振器。
2018-07-10 physics.optics quant-ph
Cooling a mechanical resonator via coupling to a tunable double quantum dot
研究了双量子点与机械谐振器电容耦合的冷却问题。通过DQD和MR之间的电容耦合引起的动力学反作用冷却MR。DQD被微波场激发，之后隧穿事件导致DQD的激发态衰减。该系统的一个重要优点是DQD的能级分裂和衰减速率都可以通过改变栅极电压来很好地调节。我们发现，通过改变激发态的衰变率和DQD跃迁频率与微波频率之间的失谐量，可以获得稳定的MR平均占有率，这与原子物理学中原子或囚禁离子的激光边带冷却相似.我们的结果表明，MR冷却到基态是实验上可实现的。
2008-07-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Two-particle dark state cooling of a nanomechanical resonator
研究了纳米机械谐振腔与三个耦合量子点相互作用系统的稳态冷却。得到了单电子和双电子暗态冷却到基态的一般条件。结果表明，在共振腔与单电子暗态相互作用的情况下，除非量子点不相同，否则共振腔不会冷却。只有当耦合到漏电极的量子点的能量状态与耦合到电子源电极的量子点的能量状态失谐时，稳态冷却才是可能的。失谐的影响是系统的有效缀饰态的不均匀移动，冷却和加热过程发生在不同的频率。对于两个电子注入到量子点系统的情况下，建立了一个两粒子暗态的创建与自旋反平行的电子是可能的。结果预测，在两粒子暗态下，即使相同的量子点仅在耦合注入电子的充电势能中具有不对称性，也可以实现有效的冷却。结果发现，类似于单电子暗态的情况下，非对称性导致冷却和加热过程发生在不同的频率。然而，单粒子暗态和双粒子暗态之间的一个重要区别是，冷却过程发生在明显不同的频率。这表明，谐振器可以被冷却到其基态的频率可以通过从单电子到双电子库仑阻塞过程的切换来改变。
2012-04-03 quant-ph
Feedback cooling of a nanomechanical resonator
冷却，低损耗纳米机械谐振器提供了直接观察介观系统的量子动力学的前景。然而，现有技术需要冷却到毫开尔文状态以便观察量子效应。在这里，我们提出了一种主动反馈策略的基础上连续观察的谐振器位置的目的，获得这些低的温度。此外，我们将其应用到一个实验上可实现的配置，其中的位置监测是由一个单电子晶体管。我们的估计表明，以目前的技术，这种技术很可能使所需的低温触手可及。
2003-02-26 cond-mat quant-ph
Quantum Optics Model of Surface Enhanced Raman Spectroscopy for Arbitrarily Shaped Plasmonic Resonators
我们提出了一个自洽的量子光学方法来计算耦合到任意形状的等离子体系统的分子的表面增强拉曼光谱。我们的治疗是直观的使用，并提供了新的分析洞察到金属表面附近的拉曼散射的物理，并可以应用于广泛的几何形状，包括谐振器，波导，以及混合光子等离子体系统。我们的一般理论表明，检测到的拉曼光谱起源于非线性光的产生和传播之间的相互作用。反直观地，在非线性产生阶段，我们表明，在分子位置的斯托克斯（反斯托克斯）信号取决于等离子体增强，通过局部光子态密度（LDOS），在反斯托克斯（斯托克斯）频率。然而，当从振动分子传播到远场时，斯托克斯（反斯托克斯）发射在斯托克斯（反斯托克斯）频率处经历等离子体增强，如预期的那样。我们确定了低泵浦功率下等离子体表面附近拉曼信号增强的众所周知的E^4电场规则的限制，以及高泵浦功率下不同的E^8规则，并澄清了LDOS的作用。我们的理论使用广义量子主方程，其中等离子体系统被视为通过介质的光子格林函数描述的环境浴。因此，任何电动力学相关的物理，如淬火和传播，自洽地包括在模型中。所提出的形式主义也能够以简单的分析方式在空间上描述完整的拉曼响应，即使采用量子图像，这通常也不可能使用更简单的耦合模理论。
2017-02-21 physics.optics quant-ph
Mechanical effects of optical resonators on driven trapped atoms: Ground state cooling in a high finesse cavity
我们从理论上研究了光场对原子的力学效应，原子被一个外势阱捕获，它的偶极跃迁耦合到一个光学谐振腔的模式，并由激光驱动。我们推导了量子质心动力学的解析表达式，该表达式在紧外势的情况下是有效的。这个方程具有广泛的有效性，并允许一个透明的解释导致冷却的个人散射过程。我们表明，动力学是一个竞争的机械效应的腔和激光光子，这可能会相互干扰。我们专注于好腔的限制，并确定新的冷却方案，这是基于量子干涉效应，并导致有效的基态冷却实验可访问的参数制度。
2007-03-21 quant-ph
Cooling of a single atom in an optical trap inside a resonator
我们提出了详细的讨论冷却和捕获机制的原子在光阱内的光学腔，有关最近的实验。腔量子电动力学和囚禁场在空间的干涉图样使得囚禁阱可以相互区分。这为创造有效的捕获和冷却条件以及检测可能性增加了相当大的灵活性。摩擦和扩散系数计算和超越低激发极限和完整的3-D模拟Cs原子的准经典运动进行。
2001-02-13 quant-ph
Optoelectronic cooling of mechanical modes in a semiconductor nanomembrane
机械谐振腔的光腔冷却是近年来的一个研究热点。冷却已实现与金属涂层的硅微杠杆通过光热力，随后与介电物体通过辐射压力。在这里，我们报告腔冷却与晶体半导体膜通过一个新的机制，其中的冷却力产生的光生电子空穴对和机械模式之间的相互作用，通过变形势耦合。光电机制是如此有效，以至于仅用50 uW的光和由标准镜和亚波长厚度的半导体膜本身组成的精细度为10的腔就可以将模式从室温冷却到4 K。用半导体机械谐振器实现的激光冷却窄带声子池可能为光子学和自旋电子学器件开辟一条新的途径。
2010-11-22 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Long-time correlated quantum dynamics of phonon cooling
研究了激光泵浦量子点与纳米机械振荡器耦合的光学谐振腔中振动自由度的稳态冷却动力学。声子冷却和量子点光子发射过程之间的相关性分别发生在光子激光吸收与振动声子吸收之后的光学谐振腔中的光子发射。因此，在腔模式中产生的光子的检测伴随地有助于纳米机械谐振器的声子冷却检测。
2014-05-05 quant-ph
External-level assisted cooling by measurement
处于高温热平衡态的量子谐振腔具有大的平均布居数，并且在高激发数下具有对Fock态的显著占据。通过对耦合二能级系统（量子比特）的基态的连续测量，可以使谐振器冷却。然而，我们发现，测量引起的冷却可能会变得低效的高温制度。在传统的策略之外，我们在量子比特的激发态和外部能级之间引入了强驱动。对于非零布居Fock态的谐振腔，它可以显著地拓宽冷却范围。没有任何预冷程序，我们的策略允许一个显着减少的人口超过Fock状态与高激发数，引起不确定性的基态冷却后的一系列测量。驱动诱导的快速跃迁在测量时将谐振器和辅助量子比特约束在它们的基态，然后模拟量子芝诺效应。我们的协议是适用于冷却高温磁谐振器。此外，通过对强驱动和非强驱动两种方法的插值，将其推广为一种混合冷却方案，该方案可以加速冷却过程，并增加谐振腔终态与其基态之间的重叠。
2021-12-08 quant-ph
Finite time cooling in dispersively and dissipatively coupled optomechanics
本文研究了色散与耗散耦合的光机系统的冷却性能。提出了一种利用啁啾脉冲在有限时间内将机械谐振器冷却到其基态的方案。当腔体阻尼强度增加时，谐振腔中的声子占据将减少。此外，还研究了不同入射脉冲、不同系统耦合强度下该分散耗散耦合系统的冷却行为。我们的方案是可行的冷却谐振腔在一个广泛的参数范围内。
2014-04-29 quant-ph
Cooling Torsional Nanomechanical Vibration by Spin-Orbit Interactions
我们提出并研究了一种基于自旋-轨道相互作用的机制来主动冷却由半导体材料制成的纳米机械谐振器的扭转振动。我们发现，电子的自旋轨道相互作用可以诱导电子自旋和纳米机械振动的扭转模式之间的相干耦合。这种相干耦合通过共振器和自旋系综的动态热化导致扭转模的主动冷却。
2007-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid optomechanical cooling by atomic $Λ$ systems
我们研究了一个由腔光机械器件与超冷量子气体光耦合组成的混合量子系统。我们表明，超冷气体的色散特性可以用来显着修改的机械谐振器的光机响应。我们研究混合方案，其中机械谐振器耦合到超冷气体的运动或自旋自由度。在任何一种情况下，我们发现由于这种混合动力相互作用，光机械冷却的增强超过两个数量级。值得注意的是，基于腔光学机械设备的演示参数，我们确定制度，使基态冷却的谐振器从室温。此外，这里考虑的混合系统代表了一个强大的接口，使用超冷量子气体的状态准备，传感和量子操纵的介观机械谐振器。
2014-07-03 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Ground state cooling of a nanomechanical resonator via a Cooper pair box qubit
在本文中，我们提出了一个计划的基态冷却的弯曲模式的纳米机械梁纳入一个环形的库珀对盒（CPB）电路。通过洛伦兹力耦合的光束运动循环CPB电路电流，能量被转移到CPB量子比特，作为一个耗散的两个层次的系统。冷却过程由作用在CPB上的失谐栅极电压驱动器驱动。我们分析了冷却力谱，并提出了一个广泛的参数制度的冷却速率和最终占领数的解析表达式。特别是，我们发现，冷却是优化在一个强大的驱动器制度，我们提出了基态冷却的必要条件。
2008-09-18 cond-mat.other quant-ph
Electromagnetially-induced-transparency-like ground-state cooling in a double-cavity optomechanical system
我们建议通过一个电磁感应透明（EIT）的双腔光学机械系统中的冷却机制，其中一个额外的腔耦合到标准光学机械系统中的原始一个机械谐振器接近其基态。通过选择最佳的参数，使得机械谐振器的冷却过程对应于光学涨落谱的最大值，而加热过程对应于光学涨落谱的最小值，可以使机械谐振器的最终平均声子数小于没有附加腔时的平均声子数。我们表明，机械谐振器可以冷却到接近其基态，通过这样的EIT冷却机制，即使原来解决的边带条件不满足在没有额外的腔。
2014-07-19 quant-ph
Cooling and squeezing the fluctuations of a nanomechanical beam by indirect quantum feedback control
我们研究了利用量子反馈控制纳米机械光束的冷却和压缩。在我们的模型中，纳米机械光束通过超导量子干涉器件（SQUID）耦合到传输线谐振器。从传输线谐振器的电磁场泄漏的测量使用零差检测。该测量信号然后用于设计量子反馈控制信号以驱动传输线谐振器中的电磁场。虽然控制施加在传输线谐振器上，但是该量子反馈控制信号通过感应梁谐振器耦合间接影响纳米机械梁的热运动，使得可以冷却和挤压梁的波动，使其接近标准量子极限。
2009-02-15 quant-ph
Squeezed cooling of mechanical motion beyond the resolved-sideband limit
腔光力学提供了一个独特的平台，通过跨越经典量子边界的光场控制微机械系统，为量子技术奠定坚实的基础。目前，光机械谐振器已成为发展精确控制的纳米电机，超灵敏传感器和鲁棒量子信息处理器的有希望的候选人。对于所有这些应用，关键的要求是将机械谐振器冷却到它们的量子基态。在本文中，我们提出了一种新的冷却方案，进一步冷却微机械谐振器通过噪声压缩效应。这种谐振器中的一个正交可以被挤压以在另一个“加热”正交中引起增强的波动，然后可以通过传统的光机械耦合来冷却机械运动。我们的理论分析和数值计算表明，这种挤压和冷却机制提供了一种快速的技术，深度冷却的宏观机械谐振器到一个前所未有的温度区域低于零点波动。
2017-11-16 quant-ph
Pulsed Laser Cooling for Cavity-Optomechanical Resonators
一个脉冲冷却方案的光机系统，是能够在更快的速度，更短的整体冷却时间，并为更广泛的实验方案比传统的方法是可能的冷却。所提出的方案可以实现强耦合和弱耦合的光机系统在弱和高耗散腔。我们分析研究其基本的工作机制，这是基于光机械相互作用的干涉控制，我们证明了它的效率与脉冲序列，通过使用最优控制的方法获得。我们的方案接近光学机械基态的时间很短，这使得目前的实验限制得到了显着的放松。最后，这里提出的框架可以用来创建各种各样的光机械相互作用，因此提供了一个新的，现成的工具箱快速光机械量子控制。
2012-04-12 quant-ph
Laser noise in cavity-optomechanical cooling and thermometry
我们回顾和研究量子和经典波动的作用，在最近的腔光学机械实验，现在已经达到了量子制度（机械声子占有率< 1），使用解决边带激光冷却。特别是，激光噪声加热的机械谐振器和光学转换的机械光谱的形式，修改量子和经典的激光噪声挤压，在各种测量条件下导出。利用这一理论，我们分析了我们最近的基态激光冷却和动态边带不对称实验与纳米光机械晶体谐振器。
2012-10-09 physics.optics quant-ph
