Dissipative-coupling-assisted laser cooling: limitations and perspectives
最近确定的通过在红边带激发下的耗散和色散光机械耦合的组合在未分辨边带区域中的机械振荡器的基态冷却的可能性[Phys.Rev.A88，023850（2013）]，目前被视为显著的发现。我们提出了一个全面的分析，该协议，它揭示了其非常高的灵敏度，如额外的耗散，优化的实验设置的不准确性，以及所采用的理论框架的不准确性小的缺陷。定量评估这些缺陷对冷却极限的影响。一个非常强大的影响冷却极限被发现从内部空腔衰减率，即使是小的检测率相比，可能会大大推动限制，质疑的可能性，基态冷却。具体地，内部损耗只能在内部衰减率与检测率的比率远小于由协议预测的冷却极限与常见的色散耦合辅助边带冷却极限的比率的情况下被忽略。此外，我们建立了该协议的理论的适用性的条件是要求后者的比例是远远小于1。详细比较的冷却协议的问题与色散耦合辅助协议，使用红色边带激励或反馈。
2020-10-14 quant-ph
Resonance Assisted Tunneling in Floquet spin-J systems
本研究将RAT理论应用于多体量子受驱系统，识别共振相关本征态并计算准能劈裂，区分两种行为区域，量化理论失效的微扰强度阈值并给出半经典标度的解析表达式。
2025-09-03 quant-ph
Mediator assisted cooling in quantum annealing
我们显示了一个显着减少的量子退火机（QA）的架构，其中玻色子模式调解量子比特之间的相互作用的错误。这些系统有一个大的冗余的子空间的解决方案，支持任意大的玻色子占领。我们解释了这种冗余如何导致减轻错误时，玻色子模式在超强耦合制度。数值模拟还预测了一个特定的退火问题与介导的相互作用的量子比特相干性的大幅增加。我们提供的证据表明，噪声降低发生在更一般类型的量子计算机具有类似的架构。
2019-10-29 quant-ph
Auxiliary-cavity-assisted ground-state cooling of optically levitated nanosphere in the unresolved-sideband regime
通过引入耦合高品质因子腔，对光悬浮纳米球在未分辨边带区的基态冷却进行了理论分析。由于耦合腔的存在而产生的量子干涉，施加在纳米球上的光力的谱密度发生变化，然后加热和冷却过程之间的对称性被打破。通过调节强耗散腔模的失谐量，可以提高纳米球的净冷却速率。结果表明，即使有效的光机耦合弱于纳米球的频率，也可以在未分辨边带区实现基态冷却，这可以通过纳米球和辅助腔模的有效相互作用使系统回到有效分辨区的图像来理解.此外，耦合腔的存在改善了系统的动力学稳定性。
2017-05-31 quant-ph
Scaling properties of cavity-enhanced atom cooling
我们扩展了一个较早的半经典模型来描述耦合到M模的N原子在相干驱动的高精谐振腔中的耗散运动。描述包括通过自发发射和腔衰减的动量扩散。简单的解析公式的稳态温度和冷却时间为一个单一的原子推导出，并显示出令人惊讶的良好的协议与直接随机模拟的半经典方程N原子与适当的缩放参数。与标准的自由空间多普勒冷却进行了彻底的比较，并产生了较低的温度和冷却时间增强的一个因素的M倍的原子场耦合常数的比率的平方，腔衰减率。最后，它表明，激光冷却与可忽略的自发发射确实应该是可能的，特别是对于相对轻的粒子在强耦合场配置。
2001-03-26 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
Dissipation-assisted quantum gates with cold trapped ions
结果表明，通过同时施加两个激光场，可以一步实现两个量子比特的相位门和冷囚禁离子的基态之间的SWAP操作。在门操作期间的冷却是可能的，而不干扰计算，并且该方案不需要用于交感冷却的第二离子种类。相反，冷却激光器甚至稳定了系统的期望时间演变。这提供了与离子到共同振动模式的反耦合常数几乎相同数量级的门操作时间。
2002-09-19 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
Chiral-coupling-assisted refrigeration in trapped ions
本文提出利用囚禁离子间光介导的手性耦合实现超越单离子边带冷却极限的制冷方案，并确定了最优操作条件与更快冷却的参数区域，为量子计算与模拟提供了突破冷却瓶颈的新资源。
2023-01-10 quant-ph
Tank-Circuit Assisted Coupling Method for Sympathetic Laser Cooling
本文讨论了两种离子在单独的潘宁阱中通过一个共同的储能电路运动的耦合。通过测量两个耦合离子的运动模式的避免交叉行为，证明了由槽路辅助的耦合的增强。提出了一种间歇式激光冷却的共振冷却方法，并给出了理论描述。该技术能够调谐两个离子物种在单独的陷阱之间的耦合强度，从而允许有效的交感冷却的任意类型的单离子的高精度潘宁阱实验。
2021-04-08 physics.atom-ph quant-ph
Cavity optomechanics assisted by optical coherent feedback
我们考虑一个广泛的家庭的光学相干反馈回路作用于光学机械系统的线性化制度。我们评估这种循环在改善关键操作，如冷却，稳态压缩和纠缠，以及光学到机械状态转移的功效。我们发现，机械边带冷却可以通过被动，干涉相干反馈，实现较低的稳态occupancy和大大加快冷却过程中，我们还量化的非零延迟时间对冷却性能的不利影响。蓝边带中的稳态纠缠产生也可以通过被动干涉反馈来辅助，这允许人们稳定否则不稳定的系统，尽管主动反馈（包括压缩元件）无助于实现这一目标。我们发现，主动反馈回路只允许产生光学压缩，但不允许机械压缩。最后，我们证明了被动反馈可以帮助在强耦合制度的红边带驱动系统的瞬态时间的状态转移。
2021-01-29 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
Atom assisted cavity cooling of a micromechanical oscillator in the unresolved sideband regime
在高不可分辨边带区研究了光机械腔中全同二能级原子系综的机械振子的基态冷却。该体系表现出电磁诱导的类双折射量子干涉效应。与腔场的相互作用引起原子模和机械模之间的间接耦合。在存在这种相互作用的情况下，噪声频谱得到修改，并导致不对称的冷却和加热速率。利用量子主方程，研究了平均声子数随时间的演化，观察到机械谐振器中的平均声子占有率表现出基态冷却。
2016-02-27 physics.optics quant-ph
Bath-assisted cooling without resets
California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出一种无需重置浴的冷却机制，通过将熵转移到随后解耦的浴自由度，在多项式对数时间内将任意混合态制备为相互作用基态，适用于弱相互作用有能隙费米子系统。
2026-10-06 quant-ph
Atom cooling using the dipole force of a single retroreflected laser beam
本文提出了一种用单镜反射的激光束冷却原子的机制。冷却依赖于偶极力，因此原则上适用于任意折射粒子，包括原子、分子或电介质球。摩擦和平衡温度是由解析微扰法推导出来的。最后，半经典蒙特卡罗模拟进行验证的分析结果。
2009-08-05 quant-ph
Prospects for the cavity-assisted laser cooling of molecules
通过光子的自由空间耗散散射来冷却分子被认为是不可行的，这是由于分子固有的大量拉曼损耗通道以及构建多个再泵浦激光系统的高昂费用。已经提出使用光学腔来增强相干瑞利散射到衰减腔模式中作为减轻拉曼损耗的潜在方法，从而使得能够将分子激光冷却到超冷温度。我们讨论了腔辅助激光冷却粒子没有封闭的过渡的可能性，确定必要的条件，以实现有效的冷却，并提出了实验约束的解决方案。具体而言，它示出的协同性远远大于统一的冷却所需的没有损失，这可以通过与腔内自定位的分子的超辐射散射。特别强调的是极性羟基自由基（OH），冷样品，其中很容易从斯塔克减速。
2007-05-24 physics.atom-ph quant-ph
Coherence-assisted single-shot cooling by quantum absorption refrigerators
近年来，热力学向量子领域的扩展受到了广泛的关注。当前研究的一个主要目标是找到可以通过量子力学效应增强的热力学任务。考虑到这一目标，我们探索了由三个量子位组成的吸收式制冷机的有限时间动力学。这种有限时间冷却的目的是尽可能快地达到低温，随后提取冷粒子以将其用于信息处理目的。我们表明，量子动力学固有的相干振荡可以被利用来达到比稳态更冷的温度，其数量级更少，从而提供了一个快速的低熵量子比特源。这种效应表明，量子热机可以超越经典热机，让人想起其他领域的量子优势，并适用于广泛的技术重要场景。
2015-12-09 quant-ph
Optomechanical cooling by STIRAP-assisted energy transfer $:$ an alternative route towards the mechanical ground state
标准的光机械冷却方法理想地需要弱耦合和腔阻尼率，这使得运动边带能够被很好地解析。如果耦合太大，则边带分辨冷却是不稳定的，或者旋转波近似可能变得无效。在这项工作中，我们描述了一个协议，以冷却耦合到一个光机械腔中的驱动光学模式的机械谐振器，这也是耦合到另一个辅助光学腔中的光学模式，和两个腔的频率调制。我们表明，通过调制驱动的振幅，以及，可以执行一种类型的STIRAP转移的占领从机械模式的有损辅助光学模式，从而导致冷却的机械模式。我们展示了该协议如何在各种制度，如强耦合和未解决的边带限制，可以优于正常的光学机械边带冷却。
2020-11-04 physics.optics quant-ph
Bath Assisted Cooling of Spins
施加到耦合到玻色子浴的自旋的适当的尖脉冲序列可以冷却其状态，即，增加其极化或基态占据概率。从与浴平衡的自旋的非极化状态开始，可以在比退相干时间短的时间内达到非常低的温度或相当大的极化。对于自旋在磁浴上的反作用所产生的效应，磁浴和外场都是必要的。这种方法可以应用于立即冷却无序自旋系综。由于浴对于该机制至关重要，因此冷却极限由其与自旋的相互作用的强度设定。
2004-11-18 cond-mat.other quant-ph
Semiclassical time-evolution of the reduced density matrix and dynamically assisted generation of entanglement for bipartite quantum systems
两个粒子，最初处于产物状态，当它们走到一起并开始相互作用时就会纠缠在一起。使用半经典方法，我们计算相应的约化密度矩阵$ρ_1$的时间演化，通过积分出的自由度的粒子。为了量化纠缠的产生，我们计算了纯度${\cal P}(t)={\rm Tr}[ρ_1(t)^2]$。我们发现纠缠的产生敏感地依赖于（i）相互作用势，特别是它的强度和范围，以及（ii）潜在的经典动力学的性质。在一般的统计假设下，对于短尺度的相互作用势，我们发现，如果两个粒子需要在混沌环境中相互作用，则${\cal P}(t)$以指数速度衰减，而在规则系统中，它仅以代数方式衰减。在混沌情况下，衰减率由两粒子耦合导致的单粒子态的黄金法则扩展给出，但不能超过系统的李雅普诺夫指数。
2004-02-17 cond-mat.mes-hall nlin.CD quant-ph
Two-photon and EIT-assisted Doppler cooling in a three-level cascade system
激光冷却的理论研究采用级联三能级方案，其中激光驱动跃迁的激发态通过第二激光耦合到顶部，更稳定的水平，如碱土金属原子。第二个激光作用修改原子散射截面，并产生低于多普勒冷却下过渡所达到的温度。当由第二激光器引起的多光子过程是相关的时，电磁感应的透明性修改第一激光器的吸收，并且最终温度由第二激光器参数控制。当中间态仅被虚激发时，动力学过程由双光子过程主导，最终温度由顶态的自发衰变率决定。
2007-04-10 physics.atom-ph quant-ph
Blackbody-radiation-assisted molecular laser cooling
在离子阱中，分子离子的平移运动可以通过与激光冷却的原子离子的库仑相互作用而被有效地冷却到低于100 mK的温度。然而，内部振转态的分布在几十秒内与通常高得多的环境温度达到热平衡。我们考虑这样的内部热的旋转冷却的概念，但冷却异源双原子分子离子。该方案依赖于从几个特定旋转能级到"暗态“的光泵浦与黑体辐射介导的旋转粒子数再分布的组合。
2002-06-19 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Ground-state cooling of a micromechanical oscillator: generalized framework for cold damping and cavity-assisted cooling schemes
我们提供了一个一般的框架来描述通过与驱动光腔的辐射-压力耦合将微机械振荡器冷却到其量子基态。我们将其应用到两个实验实现的计划，通过失谐腔和冷阻尼量子反馈冷却的反作用冷却，我们确定了这两个计划的最终量子极限的稳定腔的整个参数范围。虽然两者都允许达到振荡器的量子基态，我们发现，反作用冷却是更有效的良好的腔限制，即当腔带宽小于机械频率，而冷阻尼是更适合坏的腔限制。以前的治疗结果恢复为特定参数制度的限制情况下。
2009-07-12 cond-mat.mes-hall gr-qc physics.optics
Cavity-assisted squeezing of a mechanical oscillator
本文研究了光机械系统中振动膜或可动反射镜的压缩态的产生。光学腔由压缩光驱动，并通过辐射压力耦合到膜/镜，有效地为机械振荡器提供压缩热浴。在激光冷却到基态的条件下，我们发现了一种有效的压缩传递，大约60%的光压缩传递到膜/镜（在dB尺度上）。确定了压缩光对载波频率和带宽的要求。在基态冷却条件之外，我们预测在当前系统中可以观察到机械挤压。
2009-04-08 quant-ph
Resonance-assisted decay of nondispersive wave packets
我们提出了驱动电离里德堡系统中非色散电子波包衰变的定量半经典理论。结合共振辅助隧穿与随后的跨混沌相空间的运输和最后的电离步骤，统计鲁棒量提取。
2006-07-17 nlin.CD quant-ph
Exact Delta Kick Cooling, Time-Optimal Control of Scale-Invariant Dynamics, and Shortcuts to Adiabaticity Assisted by Kicks
德尔塔反冲冷却（DKC）是用来压缩超冷量子物质的动量分布。它将膨胀动力学与通过经典方法设计的反冲脉冲的使用相结合，使系统静止。我们介绍了一个精确的方法DKC任意尺度不变的量子气体动力学，解除原来的限制，自由演化和非相互作用的系统，占控制原子云的时间依赖的谐波陷阱，可以是排斥（倒置）或限制。我们表明，DKC协助排斥势优于传统的计划，并与DKC结合的突然陷阱频率猝灭相当于时间最优的bang-bang协议。我们进一步表明，在光滑的陷阱频率调制下的标度不变动力学的逆向工程可以与DKC相结合，引入一类新的捷径，以绝热辅助踢。
2021-04-02 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Steady-state mechanical squeezing and ground-state cooling of a Duffing anharmonic oscillator in an optomechanical cavity assisted by a nonlinear medium
本文从理论上研究了由简并光参量放大器和端面移动镜组成的混合光机械系统，该系统被建模为刚性类Duffing非简谐量子力学振子。通过提供的系统参数的临界值对应于系统的稳态响应中的多稳态行为的出现的解析表达式，我们表明，硬化机械Duffing非谐性减少了多稳态区域的宽度，而光学参量非线性可以利用驱动系统的多稳态区域。我们还表明，适当的机械非谐强度值的稳态机械压缩和基态冷却的机械谐振子可以实现。此外，我们发现，非线性增益介质的存在可以导致改善的机械非谐性诱导的机械运动的冷却，以及机械压缩超过标准的量子极限3分贝。
2017-12-26 physics.optics quant-ph
Vibrational-ground-state zero-width resonances for laser filtration: An extended semiclassical analysis
将支持零宽共振（ZWR）的相消干涉解释的半经典模型推广到Na 2强场解离中引起c_-型曲线交叉的波长.这开启了获得波长λ和场强度I的临界对以达到与基态无振动能级v = 0相关联的ZWR的可能性，与其他振动态（v > 0）相反，对于通常提到的c+型交叉是不可达到的。这种ZWR在激光（I; λ）参数平面的形态和它们的有用性在过滤策略，旨在分子冷却到地面V = 0状态的绝热运输计划的框架内检查。
2017-04-26 quant-ph
Boundary-rank obstructions and measurement-assisted recovery in dissipative flat-band preparation
School of Physics, Nankai University（南开大学物理学院）
本研究揭示数守恒冷却在平带制备中的失败机制，提出边界秩障碍与测量辅助恢复方法，并证明在特定条件下可恢复全局吸引并保持目标哈密顿量。
2026-10-02 quant-ph
Superior dark-state cooling via nonreciprocal couplings in trapped atoms
将囚禁原子冷却到运动基态是量子模拟和量子计算应用的关键。利用原子间的非互易耦合，我们提出了一种有趣的$Λ$型三能级结构的暗态冷却方案，该方案优于传统的单原子电磁诱导透明冷却方案.有效的非互易耦合可以通过原子波导接口或自由空间光子量子链路来促进。通过剪裁系统参数允许在暗态冷却，我们确定了更好的冷却性能与增强的冷却速率的参数区域。我们进一步证明了映射到暗态边带冷却下的非对称激光驱动场，这表明了一个独特的热传递，并承诺一个出色的暗态边带冷却辅助集体自旋交换相互作用。
2022-06-29 quant-ph
Optical cooling of atoms in microtraps by time-delayed reflection
我们提出了一种新的方案，光学冷却的粒子，原则上不需要一个封闭的光学过渡的理论分析。与被捕获的粒子相互作用的紧密限制的激光束经历相移，其在从镜子或谐振微结构反射时为粒子产生时间延迟的光学势。这导致了一个非保守力和摩擦力。在半经典极限下，给出了系统的量子模型并进行了分析。
2009-11-25 physics.atom-ph quant-ph
Lasing and cooling in a hot cavity
本文提出了一个多原子耦合单腔模的微观激光模型，包括原子与光场动量交换产生的光力。在半经典描述中，我们求解原子运动和内部动力学方程，以获得每个原子所看到的光学势和摩擦力的解析表达式。当光增益在光场从原子运动中提取动能的频率处最大时，动力学结合了光激射和运动冷却。从相应的动量扩散系数，我们预测的子多普勒温度在静止状态。这将腔增强激光冷却理论推广到有源腔系统。我们确定增益引起的有效谐振腔线宽的减少作为更快的冷却和更低的温度的关键起源，这意味着具有增益介质的坏腔可以取代高Q腔。此外，这表明了在低温极限下，光力对气体激光器的重要性，在低温极限下，原子可以以周期性图案排列，从而最大化增益并抵消空间烧孔。最终，在低温极限下，这样的设置应该允许在单个设备中组合光学激光和原子激光。
2006-03-21 quant-ph
Superradiant Cooling, Trapping, and Lasing of Dipole-Interacting Clock Atoms
一个冷原子气体与反转的人口过渡耦合到一个光谐振腔的场模式构成了激光器的一般模型。对于准连续操作，需要对原子进行外部泵浦、捕获和冷却以限制它们，从而在谐振器内实现足够的增益。由于倒置原子是蓝色失谐光场中的高场搜索器，因此将腔模式调谐到原子增益跃迁的蓝色侧允许将激光发射与受激腔冷却和原子在激光场的波腹处的偶极捕获相结合。我们研究这样的配置使用半经典描述沿腔轴的粒子运动。在早期工作的延伸，我们包括自由空间原子和腔衰减以及原子偶极偶极相互作用和它们相应的力。我们表明，对于一个适当的参数选择，即使在坏腔的限制，原子可以创建一个足够强的字段内的谐振腔，使他们被捕获和冷却通过超辐射激光作用与平均不到一个光子内的腔。
2019-12-09 quant-ph
Sympathetic Cooling of Levitated Optomechanics through Nonreciprocal Coupling
Center for Quantum Technology Research and Key Laboratory of Advanced Optoelectronic Quantum Architecture and Measurements (MOE), School of Physics, Beijing Institute of Technology（北京理工大学物理学院量子技术研究中心及先进光电子量子架构与测量教育部重点实验室）
本文提出一种非厄米特光学力学冷却方案，利用非互易耦合实现悬摆纳米颗粒的低温冷却，展示了一种非厄米特相互作用驱动的新冷却机制。
2025-12-03 quant-ph
Entanglement-assisted quantum feedback control
量子精密测量的主要优势依赖于纠缠的有效利用，这确实使我们能够在标准量子极限上实现严格更好的估计性能。在本文中，我们提出了一个类似的方法，利用纠缠的反馈控制的目的。所考虑的系统是一个一般的线性动力学量子系统，其控制目标可以系统地表示为基于量子卡尔曼滤波方法的线性二次高斯控制问题，在这种情况下，纠缠输入探测场被有效地用来减小估计误差，从而减小控制代价函数.特别是在冷却光机械振荡器的问题中，我们证明了纠缠辅助反馈控制可以使振荡器的稳态占据数降低到相干探测场控制器所能达到的极限以下，并且还击败了优化压缩探测场控制器。
2017-06-10 quant-ph
Optimal phase control of a measurement-assisted quantum refrigerator
Nanchang University（南昌大学）
本文提出通过随机相位控制测量辅助三能级量子制冷机，消除相干性反馈，最大化制冷功率，相位循环可提升约32%的制冷功率。
2026-10-06 quant-ph
Dissipation-assisted prethermalization in long-range interacting atomic ensembles
我们从理论上描述了原子系综在突然猝灭后的半经典动力学行为。原子由激光驱动，并通过单模腔的光子介导的保守和耗散的长程力相互作用。这些力可以冷却运动，并且在激光强度的阈值以上，诱导空间有序。我们表明，弛豫动力学淬火后表现出一个长期的prethermalizing行为，这是第一次主导的相干长程力，然后通过它们的相互作用与耗散。值得注意的是，由于相干动力学，耗散辅助的预热化比预热化长几个数量级。我们发现，它是与创建动量位置相关性，保持非零的时间甚至比平均场预测。这意味着腔冷却原子系综进入自组织相可能需要比典型的实验持续时间更长的时间尺度。在一般情况下，这些结果表明，噪声和耗散可以大大减缓在远程相互作用的多体系统的热化的发病。
2016-07-20 quant-ph
Significant enhancement in refrigeration and entanglement in auxiliary-cavity-assisted optomechanical systems
我们提出了如何通过将泵浦辅助腔耦合到光机械腔来实现显著增强的量子制冷和纠缠。我们得到的分析和数值结果，并找到最佳的制冷和纠缠的条件下的腔辅助（ACA）机制。我们的方法导致了一个巨大的放大的净制冷率，并揭示了ACA纠缠有一个更强的噪声容忍能力相比，在没有辅助的情况下。通过适当地设计ACA机制，可以很好地调节有效的机械磁化率，并且可以产生真正的冷却腔光子、辅助腔光子和声子的三重纠缠。具体地说，我们表明，无论是光机械制冷和纠缠可以大大增强蓝失谐驱动的辅助腔，但抑制红失谐的情况下。我们的工作为宏观力学系统的进一步量子控制以及脆弱量子资源的增强和保护铺平了道路。
2021-10-06 quant-ph
Quantifying Light-assisted Collisions in Optical Tweezers Across the Hyperfine Spectrum
本研究探究光镊中共囚禁两原子的超精细结构对共振偶极相互作用的作用，测量87Rb超精细光谱的光辅助碰撞两体损失率并关联分子光缔合势，提出规避宇称约束的成像技术，为量子科学中冷原子分子调控提供关键参考。
2025-01-10 physics.atom-ph quant-ph
Fluorescence during Doppler cooling of a single trapped atom
利用半经典方法研究了初始热态单囚禁原子在弱束缚态下多普勒冷却的时间动力学。我们开发了一个分析模型的最简单的情况下，一个单一的振动模式的谐波陷阱，并显示该模型如何使我们能够通过观察冷却过程中的荧光率来估计被困粒子的初始能量。这种温度测量的实验实现提供了一种通过观察在没有冷却的情况下的温度上升来测量原子加热速率的方法。与传统的边带检测方法相比，该方法在技术上相对简单，并且这两种方法是合理的一致。我们还讨论了RF微动的影响，相关的被困原子离子，和冷却动力学上的振动模式之间的耦合的效果。
2007-07-09 physics.atom-ph 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
Theory of a single-atom laser including light forces
研究了强耦合条件下，单原子在高Q光学谐振腔中的非相干泵浦运动。利用半经典描述的原子和场的动力学，我们推导出一个封闭的微分方程系统来描述这种耦合的原子-场动力学。对于足够强的泵浦，当原子接近场的波腹时，系统开始发射激光，并且相关的光力提供了原子的自陷。对于相对于原子跃迁频率的腔模蓝失谐，这与腔诱导运动冷却相结合，允许这种激光器的长期稳态操作。温度和场统计的分析结果与我们先前基于量子蒙特卡罗模拟的预测吻合得很好。我们发现亚多普勒温度随增益和耦合强度的增加而降低，甚至可以超过被动腔冷却的极限。这一结果不仅证明了光力在单原子激光器中的重要性，而且为通过谐振腔中的受激发射来增强激光冷却提供了有力的证据。
2005-04-12 quant-ph
Qubit-assisted squeezing of the mirror motion in a dissipative optomechanical cavity system
我们研究了一个由囚禁在耗散光机械腔中的原子系综和微扰耦合组成的混合系统。结果表明，这样的混合系统是非常适合于产生稳态压缩的镜子运动在长时间限制下的未解决的边带制度。基于主方程和协方差矩阵的方法，我们详细讨论了各自的压缩效应，发现在这两种方法中，通过绝热消除高耗散腔模来简化系统动力学是非常有效的。在主方程方法中，我们发现压缩是冷却过程的结果，并且对机械模的热涨落具有鲁棒性。而在协方差矩阵法中，我们可以近似地从简化的动力学方程得到稳态机械位置方差的解析结果。最后，我们比较了这两种不同的方法，发现它们是完全等价的平稳动态。该方案对于可能的涉及机械压缩的超精密量子测量具有重要意义。
2018-11-14 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
Schrodinger cat animated on a quantum computer
我们提出了一个量子算法，它允许在现有的量子计算机上模拟半经典区域中的混沌辅助隧穿。这为研究宏观量子隧穿和实现半经典薛定谔猫振荡开辟了新的可能性。我们的数值研究确定了这些振荡的噪声门引起的退相干率，并提出了一个合适的参数制度，其实验实现。
2002-02-20 cond-mat nlin.CD quant-ph
Single Polariton Optomechanics
本文研究了一种新的混合腔QED光力学情况。我们求解了腔场与二能级原子通过Jaynes-Cummings耦合以及与机械运动通过辐射压力耦合的哈密顿问题。原子-腔极化激元数算符与总哈密顿量交换，得到了包含三重原子-腔-力学极化子的精确解析解。在极化子跃迁的光泵浦下，系统显示出不寻常的原子辅助冷却和机械运动的放大。我们证明了在单极化激元水平上获得增强的光学机械冷却的可能性，声子的强聚束，并描述了在单极化激元放大极限下机械运动的奇特量子噪声统计。
2013-11-27 quant-ph
Dissipative dynamics of atomic Hubbard models coupled to a phonon bath: Dark state cooling of atoms within a Bloch band of an optical lattice
分析了光晶格最低布洛赫带原子的激光辅助共振冷却方案。该方案借鉴了子反冲激光冷却的思想，在晶格中的原子耦合到BEC库的新环境中实施它们。在该方案中，布洛赫带之间的原子激发取代了正常激光冷却中原子的内部结构，光子的自发发射被BEC库中激发的产生所取代。我们分析了许多玻色子和费米子的冷却过程，并获得了可能的温度对应于我们的模型中的布洛赫带宽的一小部分。这个系统可以看作是一个多体开放量子系统的新实现。
2006-12-11 cond-mat.other quant-ph
Theory for Cavity Cooling of Levitated Nanoparticles via Coherent Scattering: Master Equation Approach
我们发展了一个理论，通过相干散射到一个光学腔的悬浮纳米粒子的质心运动的腔冷却。我们分析确定的纳米粒子，腔，和自由电磁场的完全耦合的哈密顿量。通过追踪后者，我们得到了腔和质心运动的主方程，其中归因于反冲加热，气体压力和陷阱位移噪声的退相干率被明确计算。然后，我们基准我们的模型复制发表的三维冷却实验结果。最后，我们用我们的模型来证明基态冷却沿三个运动轴的可能性。我们的工作说明了腔辅助相干散射达到悬浮纳米力学的量子制度的潜力。
2019-02-04 physics.optics quant-ph
NOON states with ultracold bosonic atoms via resonance- and chaos-assisted tunneling
我们从理论上研究了微观原子NOON态的产生，|N，0> +|0，N>与N ~ 5粒子的叠加态，在对称双势阱中，通过超冷玻色子原子的集体隧穿，实现了超冷玻色子原子与N ~ 5粒子的叠加态.我们表明，周期性驱动的双井适当调整的振幅和频率参数允许一个大大提高这个隧穿过程，而不改变其集体性质。产生NOON叠加的时间尺度，其对应于隧穿时间的一半，并且对于所考虑的原子布居数，在未驱动的双阱中将非常大，从而可以大大减少，这使得通过该协议实现NOON态在实验上是可行的。共振和混沌辅助隧道被确定为在这种情况下的关键机制。它们对集体隧穿过程的影响的定量半经典评估允许人们确定驱动参数的最佳选择，以便尽可能快地生成那些NOON状态。
2021-01-21 cond-mat.quant-gas quant-ph
Exciton-assisted optomechanics with suspended carbon nanotubes
我们提出了一个基于形变势激子-声子耦合在悬浮碳纳米管中诱导强光机效应的框架。使用非均匀轴向电场限制激子，该电场产生具有在毫电子伏范围内的能级间隔和在10纳米范围内的特征尺寸的光学活性量子点。横向场诱导量子点与纳米管弯曲模之间的可调参量耦合，该耦合由电子-声子相互作用介导。我们推导出相应的激子变形势，并表明这种相互作用使有效的光学基态冷却的基模，并可以让我们实现强和超强耦合制度的Jaynes-Cummings和拉比模型。
2012-11-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Sympathetic and swap cooling of trapped ions by cold atoms in a MOT
一个冷却和捕获的离子和原子的混合系统，为离子辅助冷化学和新颖的多体研究铺平了道路。由于单个俘获机制的不同，被俘获的原子明显比被俘获的离子冷，因此在组合系统中，强的二元离子$-$原子相互作用导致从离子到原子的热流。相反，被捕获的离子也可以被冷原子碰撞加热，使离子和原子之间的平衡变得有趣。在这里，我们的实验表明，铷离子（Rb $^+$）冷却接触磁光捕获（MOT）Rb原子，相反的一般预期的离子加热等离子和原子质量。从理论上解释了冷却机理，并用数值模拟加以验证。共振电荷交换（RCx）碰撞，它允许交换冷却的离子与原子，其中一个单一的掠射碰撞事件带来的快速离子休息的重要性进行了讨论。
2011-12-26 physics.atom-ph quant-ph
Motional ground-state cooling of single atoms in state-dependent optical tweezers
本文提出一种利用频率啁啾依次寻址红边带跃迁的新型激光冷却方案，在态依赖光镊中实现$^{88}$Sr单原子运动基态冷却，无需魔幻阱条件，并可用于原子阵列组装及分子、离子体系。
2023-08-01 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Doppler cooling of a Coulomb crystal
本文从理论上研究了线性离子阱中二能级原子团的多普勒激光冷却。使用几个连续的平均步骤，我们推导出，从完整的量子力学主方程，一个方程的总机械能的一维晶体，定义在一个粗粒度的能量尺度上的网格尺寸小于线宽的电子跃迁。该方程描述了任意数量的离子和量子机制中的冷却动力学。我们讨论了遍历假设（即相空间分布只是能量的函数）的有效性。从我们的方程中，我们导出了半经典极限（即当机械运动可以经典地处理时）和Lamb-Dicke极限（即当机械波函数的大小远小于激光波长时）。我们找到了一个福克-普朗克方程的总机械能的系统，其解决方案是在协议与以前的分析计算是基于不同的假设和有效的，只有在其特定的制度。最后，在经典极限，我们推导出平均耦合的解析表达式，通过光散射，在不同的能量之间的运动状态。
2001-05-30 cond-mat.stat-mech physics.atom-ph quant-ph
Achieving High Filling of an Optical Lattice by Light-Assisted Redistribution of Atoms
University of Chicago（芝加哥大学）
本文通过光辅助重分布过程实现了光学晶格的高填充，核心方法是利用光辅助碰撞将原子从多占晶格位移动到相邻空位，主要贡献是实现了70-80%的单原子填充率，为构建全填充原子阵列提供了高效可扩展的路径。
2026-05-18 physics.atom-ph quant-ph
