光学腔内集体发射诱导冷却的观测

极性分子的斯塔克调谐腔共振旋转冷却

Rotational Cooling of Polar Molecules by Stark-tuned Cavity Resonance

本文提出了一个双原子杂原子分子转动冷却的一般方案。它使用超导微波腔通过Purcell效应增强自发衰变。旋转冷却可以通过使用电场从最高跃迁能级开始到最低跃迁能级顺序地将每个旋转跃迁调谐到腔共振来诱导。静电多极子可用于提供具有基本上均匀的背景电场的大约束体积。

极性分子的腔辅助微波冷却理论

Theory of cavity-assisted microwave cooling of polar molecules

我们分析了在微波域中极性分子的腔辅助冷却方案，其中分子在旋转跃迁时被激发，能量通过与损耗带状线腔的强相互作用耗散，如最近由A. Andre等人，Nature Physics 2，636（2006）.我们确定了主导的冷却和加热机制，在这种设置和研究冷却速率和最终温度在各种参数制度。特别是，我们分析了有限的环境温度对冷却效率的影响，并找到最低温度和最佳的冷却速率在强驱动制度。此外，我们讨论了腔冷却效率和鲁棒性之间的权衡，在一个现实的实验设置中，如非谐性的捕获潜力的普遍存在的缺陷。

在Lamb-Dicke范围内比较腔冷却和普通激光冷却

Comparing cavity and ordinary laser cooling within the Lamb-Dicke regime

空腔介导冷却有可能成为将分子物质冷却到非常低的温度的最有效的技术之一。在本文中，我们分析了相对较大的腔衰减率kappa和相对较大的声子频率nu的单激光驱动的腔冷却。结果表明，在兰姆-迪克近似的有效范围内，腔冷却与普通激光冷却本质上是相同的。这是通过推导一组封闭的速率方程，并计算相应的稳态声子数和冷却速率。例如，当nu比kappa大得多或小得多时，最小定态声子数的标度分别为kappa ^2/16 nu ^2（强约束区）和kappa / 4 nu（弱约束区）。

啁啾脉冲对腔光学力学中反射镜的冷却

Cooling of a mirror in cavity optomechanics with a chirped pulse

本文研究了谐振腔光学力学中受谐波约束的反射镜对光脉冲的响应。我们发现，当脉冲耦合强度采取啁啾脉冲的形式时，反射镜的热涨落可以显著地传递到腔场。此外，脉冲的频率调制可以通过抑制失谐和脉冲面积的依赖性的敏感性来实现更好的冷却性能。通过数值计算，我们发现脉冲冷却主要受腔场衰减率的限制。

原子包壳的光机腔冷却

Optomechanical Cavity Cooling of an Atomic Ensemble

我们证明了原子系综的单个集体运动模的腔边带冷却，直到平均声子占有数为2.0（-0.3/+0.9）。这两个最小占用数和所观察到的冷却速率是在良好的协议与光机模型。冷却速率常数与系综的总光子散射速率成正比，表明了光致冷却过程的合作性质。我们推导出腔冷却的基本限制，无论是集体模式，或同情，单原子自由度。

单原子的腔冷却

Cavity cooling of a single atom

所有传统的激光冷却原子的方法都依赖于原子的光泵浦和光子的自发发射的重复循环。随机方向的自发发射是从原子中去除熵所需的耗散机制。然而，对于强耦合到高精细度腔的单个原子，已经提出了替代的冷却方法;自发发射的作用被光子从腔中逃逸所取代。这种冷却方案的应用将改善原子腔系统用于量子信息处理的性能。此外，由于腔冷却不依赖于自发发射，它可以应用于无法通过传统方法进行激光冷却的系统;这些系统包括分子（不具有封闭跃迁）和玻色凝聚体的集体激发，它们被随机定向的反冲反冲破坏。在这里，我们演示了腔内偶极阱中单个铷原子的腔冷却。冷却机制导致延长的存储时间和改进的原子定位。我们估计，所观察到的冷却速率至少是5倍以上的自由空间冷却方法，可比的原子激发。

利用增益腔增强光机械谐振腔室温基态冷却的能量局域化

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。

机械振荡器光热腔冷却的经典和量子理论

Classical and Quantum Theory of Photothermal Cavity Cooling of a Mechanical Oscillator

光热效应允许机械自由度和光子之间非常有效的光机械耦合。在腔冷却的机械振荡器的背景下，如果量子基态的振荡器可以达到使用光热反作用的问题一直在争论，仍然是一个悬而未决的问题。在这里，我们解决这个问题的补充经典和量子计算。两者都使我们得出结论：第一，基态确实可以使用光热腔冷却，第二，它可以达到在一个政权的腔失谐小，允许大量的光子进入腔。

原子阵列的腔冷却

Cavity cooling of an atomic array

虽然腔冷却的一个单一的被困发射器进行了演示，冷却的许多粒子在一个阵列的谐波陷阱需要调查，并提出了一个问题的可扩展性。研究了一维原子阵列通过与高精细度腔单模场相互作用冷却到运动的基态。发现保证冷却的关键因素是陷阱的机械不均匀性。此外，它表明，泵腔模式不仅调解冷却，但也提供了必要的不均匀性，如果它的周期性不同于阵列之一。这种结构导致几十个原子在几毫秒内的基态冷却，这一时间尺度与当前的实验条件相适应。此外，冷却速率与原子数的比例关系揭示了动态的急剧变化与阵列的大小：原子冷却独立，或通过集体模式。在后一种情况下，腔介导的原子相互作用破坏性地减慢冷却以及增加平均占据数，与原子数成二次方。最后，根据腔模周期性对阵列的调整，预测了优化方案的结果，即冷却速度提高了一个数量级。

利用腔场电磁诱导透明实现原子镜冷却和纠缠

Atom-mirror cooling and entanglement using cavity Electromagnetically Induced Transparency

我们研究了一个由机械振荡器和原子三能级系综组成的混合光机械系统。我们表明，通过在原子介质中的电磁诱导透明（EIT）的适当定制的腔场响应允许强耦合的机械镜振荡的集体原子基态自旋。这有利于基态冷却的镜子运动，量子态映射和强大的原子镜纠缠，即使腔宽度大于机械振荡器的频率。

光悬浮纳米球在未分辨边带区的辅助腔基态冷却

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。

双腔光机系统中的类电磁诱导共振基态冷却

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。

介质棒和介质棒的滚转空腔冷却

Ro-Translational Cavity Cooling of Dielectric Rods and Disks

研究了介质棒和介质盘与高精细度腔激光场的相互作用。耦合粒子腔动力学，包括瑞利散射的量子主方程，推导出的颗粒尺寸可比的激光波长。我们证明，这样的各向异性纳米粒子可以捕获自由飞行的速度高于所需的捕获相同体积的介电球体，并有效的反平移腔冷却到深量子制度是可以实现的。

外腔半导体激光器相位噪声测量及其对GHz机械模光机械边带冷却的影响

Phase noise measurement of external cavity diode lasers and implications for optomechanical sideband cooling of GHz mechanical modes

通过辐射压力动态反作用的腔光机械冷却使得能够实现机械振荡器的基态冷却，只要激光器表现出足够低的相位噪声。在这里，我们调查和测量广泛可调谐外腔二极管激光器，这已被用于一系列最近的纳米光学机械实验，包括基态冷却的过量相位噪声。我们报告了一个明显的频率过剩噪声，其峰值在3.5 GHz附近，约为10^7 rad^2 Hz，归因于二极管激光器的弛豫振荡。测量结果表明，即使在GHz的频率二极管激光器不表现出量子限制的性能。相关的过量反作用可以排除基态冷却，即使在最先进的纳米光学机械系统。

用腔场冷却囚禁原子的运动

Cooling the motion of a trapped atom with a cavity field

我们从理论上分析了原子在高精细度光学谐振腔中的冷却动力学。通过适当定制的散射过程来实现冷却，其中原子偶极跃迁将腔光子散射到谐振器外部的电磁场中，或者将受激发射执行到腔模式中，然后通过腔镜消散。我们确定的参数制度中，原子的质心运动可以冷却到基态的外部陷阱。我们预测，特别是，高cooperativities介导的原子跃迁的干扰效应可能会导致更高的效率。的动力学进行了比较与冷却动力学的被困原子内的谐振器中研究[物理评论快报。95，143001，（2005）]，其中原子而不是腔由激光场驱动。

利用超快电子进行谐振腔冷却

Cavity cooling using ultrafast electrons

利用超快电子与谐振腔的纠缠相互作用实现量子振荡器冷却，适用于多种量子系统。

腔增强原子冷却的标度特性

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。

环形光腔的边带集体冷却

Collective Sideband Cooling in an Optical Ring Cavity

我们提出了一个基于腔的激光冷却和捕获方案，提供紧密的约束和冷却到非常低的温度，而不会在高粒子密度退化。双向泵浦环形腔建立了共振增强的光学驻波，其作用是将可极化粒子限制在深势阱中。粒子局域化通过相干光子再分布产生简并行波模式的耦合。这引起了具有高频分量的腔共振的分裂，该高频分量被调谐到在势阱中振荡的粒子的反斯托克斯拉曼边带，由于过量的反斯托克斯散射而产生冷却。在光晶格中的紧密限制以及预测，即超过50%的被捕获粒子可以被冷却到运动基态，保证了高的相空间密度。

Quadratic optomechanical cooling of a cavity-levitated nanosphere

We report on cooling the center-of-mass motion of a nanoparticle due to a purely quadratic coupling between its motion and the optical field of a high finesse cavity. The resulting interaction gives rise to a Van der Pol nonlinear damping, which is analogous to conventional parametric feedback where the cavity provides passive feedback without measurement. We show experimentally that like feedback cooling the resulting energy distribution is strongly nonthermal and can be controlled by the nonlinear damping of the cavity. As quadratic coupling has a prominent role in proposed protocols to gene…

坏腔中的基态冷却

Ground state cooling in a bad cavity

研究了当激光驱动原子偶极跃迁并与光学谐振腔的模式强耦合时，光对陷入谐振势的原子的力学效应。我们调查的冷却动力学坏腔的限制，集中在有效的过渡线宽小于陷阱频率的情况下，因此，当边带冷却可以实现。我们发现，激光和腔场的力学作用之间的量子关联可以导致边带冷却效率的提高。当谐振器损耗超过自发衰减和超过表征动力学的相干过程的速率时，发现这种干涉效应。

用于腔介导激光冷却的三重模

Mollow triplet for cavity-mediated laser cooling

在这里，我们分析了腔介导的激光冷却的实验装置与外部陷阱，强烈限制在腔轴的方向上的粒子的运动。结果表明，由于系统哈密顿量中的原子-声子-光子直接耦合项，定态声子数随原子-腔失谐量的变化呈现三个尖锐的极小值。这些共振与激光驱动原子系统的共振荧光中的Mollow三重态具有相同的起源。结果表明，激光拉比频率依赖的原子腔失谐产生最低的定态声子数为一个广泛的实验参数。

Ground state cooling of magnomechanical resonator in PT-symmetric cavity magnomechanical system at room temperature

We propose to realize the ground state cooling of magnomechanical resonator in a parity-time (PT)-symmetric cavity magnomechanical system composed of a loss ferromagnetic sphere and a gain microwave cavity. In the scheme, the magnomechanical resonator can be cooled close to its ground state via the magnomechanical interaction, and it is found that the cooling effect in PT-symmetric system is much higher than that in non-PT-symmetric system. Resorting to the magnetic force noise spectrum, we investigate the final mean phonon number with experimentally feasible parameters and find surprisingly t…

三维悬浮腔光力学中的量子位移传感与冷却

Quantum displacement sensing and cooling in 3D levitated cavity optomechanics

超高灵敏度检测腔光学力学中的量子尺度位移，优化了测量反作用和输入量子噪声的不精确性的组合误差。这设置了众所周知的标准量子限制（SQL）。普通量子腔光学力学允许沿着腔轴的单个自由度的冷却和检测。然而，最近的一项突破允许悬浮纳米颗粒的量子基态冷却[Delic等人，arxiv：1911.04406]，其特征是独特的3D，沿着$x$、$y$和$z$轴耦合。我们调查目前的实验，并表明，基本的行为是远离独立的1D组件和接地状态的冷却和传感分析必须考虑-到目前为止被忽视的- 3D杂交效应。我们研究了额外的3D光谱贡献，并发现直接和间接的杂交途径可以破坏性地干扰在某些参数下抑制3D效应，以接近并可能超过SQL。我们确定了一个交感神经冷却机制，可以增强冷却较弱的耦合模式，所产生的光学机械诱导的相关性。

利用腔内光原子激发实现微机械振荡器基态冷却

Micro-mechanical oscillator ground state cooling via intracavity optical atomic excitations

我们预测了微机械振荡器的基态冷却，即一个光学腔的振动端镜，通过谐振耦合的镜子振动的一个狭窄的内部光学跃迁的系综的二能级系统。由集体介观自旋模型表示的粒子与腔一起实现了一个有效的、频率可剪裁的零温度损失通道，该通道可以转变为泵浦的增益通道。与需要小腔线宽的解析边带腔冷却的情况相反，可以在低精细度和非常小的腔体积下工作以增强光镜和光原子耦合。定制的损耗和增益通道提供振动量子的有效去除并抑制再加热。在边带冷却的简单物理图像中，原子塑造腔轮廓以增强/抑制散射到较高/较低能量边带。该方法也适用于其他基于腔的原子和分子气体冷却方案，以及耦合到带状线腔的分子系综。

光学谐振腔对被驱动囚禁原子的力学效应：高精细度腔中的基态冷却

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。

热腔中的激光和冷却

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。

分子平移和振转运动的腔冷却：OH和NO的从头算模拟

Cavity cooling of translational and ro-vibrational motion of molecules: ab initio-based simulations for OH and NO

我们提出了详细的计算的基础上，我们最近的建议，同时冷却的旋转，振动和外部分子的自由度。在该方法中，强激光和光腔通过与腔模的强耦合增强的相干拉曼过程耦合分子振子态。对于一个原型系统，OH，我们表明，平移运动被冷却到几个微开尔文和分子被带到内部基态在大约一秒钟。在这里，我们调查数值上的分子极化率的冷却方案的依赖性，选择NO作为第二个例子。此外，我们证明了所提出的冷却计划的一般适用性，最初的振动和旋转热分子系统。

利用原子调制辐射实现无腔量子光机冷却

Cavity-free quantum optomechanical cooling by atom-modulated radiation

本文从理论上研究了原子云与振荡镜的机械运动之间的辐射诱导相互作用。当被连续波辐射照射时，反射镜的运动将引起红色和蓝色边带辐射，这分别增加和减少运动激发。我们发现，通过适当地驱动$Λ$能级原子，与特定辐射边带的镜像关联可以从出射辐射转换为入射辐射。这样的过程使我们能够操纵加热和冷却效果。特别地，我们发展了一种光机冷却策略，可以相互抵消出射和入射辐射的加热效应，从而通过净冷却获得运动基态。在没有腔安装或完美对准的必要性的情况下，我们的建议补充了宏观物体量子冷却的其他努力。

腔辅助原子冷却的半经典理论

Semiclassical theory of cavity-assisted atom cooling

提出了一个系统的半经典模型，用于模拟强耦合二能级原子与受驱动的高精细度光腔的动力学。从原子-光场组合Wigner函数的Fokker-Planck方程出发，导出了原子运动和腔场的随机微分方程。相应的噪声源表现出原子动量涨落与腔场相位正交噪声之间的强关联。该模型提供了一个有效的工具，以调查本地化的影响，以及冷却和捕获时间。此外，我们还可以连续地研究从少光子量子场到大相干场振幅的经典极限的跃迁。

将原子-腔系统冷却到纠缠态

Cooling atom-cavity systems into entangled states

通过简单地将系统冷却到高度纠缠的定态来产生纠缠具有许多优点。基于这一思想的计划是强大的参数波动，容忍相对较大的自发衰变率，并实现独立于其初始状态的高性能。在原子-腔系统中，这一想法的一种可能的实现方式最近已经由Kastoryano等人提出[Phys. Rev. Lett. 106，090502（2011）]。本文提出了一种改进的光腔内两原子纠缠冷却方案，该方案在单原子合作性参数C相当的情况下，获得了更高的量子效率。例如，我们预测即使对于低至20的C，在不需要单独的激光寻址并且不需要检测光子的情况下，结晶度也在90%以上。

三维空间中单原子的受激冷却

Vacuum-stimulated cooling of single atoms in three dimensions

驯服量子动力学过程是量子物理学新应用的关键，例如在量子信息科学中。在单原子和单光子水平上控制光-物质相互作用可以在腔量子电动力学中实现，特别是在原子和腔形成单一实体的强耦合区域中。在光学领域，这需要在微腔中永久捕获和冷却原子。在冷却激光器、陷阱激光器和腔真空正交布置的情况下，实现了三维腔冷却和陷阱。这导致平均单原子捕获时间超过15秒，这对于永久观察下的强耦合原子来说是前所未有的。

非对称阱中非相互作用原子气体的腔介导集体激光冷却

Cavity-mediated collective laser-cooling of a non-interacting atomic gas inside an asymmetric trap to very low temperatures

在本文中，我们确定了一个多粒子声子期望值$ζ$的能力，诱导集体动力学的非相互作用的原子气体内的光学腔。然后，我们建议利用这个期望值，以提高激光冷却的许多原子通过一个循环的两阶段的过程，其中包括冷却和位移阶段。在冷却阶段，应用短激光脉冲。这些使用$ζ$作为资源，并将原子气体的振动能量降低固定量。随后的位移阶段利用捕获势的不对称性来补充多粒子声子期望值$ζ$。交替两个阶段的冷却过程中示出的原子气体转移到最终的温度消失在无限多的粒子限制。

光腔中双光子晶体机械模的同时冷却和纠缠

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。

原子集体激发的光驱动边带冷却理论及其推广

Theory of Optically-Driven Sideband Cooling for Atomic Collective Excitations and Its Generalization

研究了在光驱动的三能级原子系综中如何冷却原子的集体激发。此外，耦合的两个HO模型进一步推广到解决其他冷却问题，其中较低频率的HO可以被冷却时，冷却过程中占主导地位的加热边带过渡期间。不寻常的是，由于没有加热过程，我们的第一个冷却协议的最佳冷却原子系综中的集体激发可以打破通常的边带冷却限制一般耦合两个HO模型。

光机混合系统中量子干涉引起的双通道基态冷却

Double-passage ground-state cooling induced by quantum interference in the hybrid optomechanical system

我们提出了一个量子干涉冷却方案的纳米机械谐振器（NAMR）的混合光机械系统，其中原子被困在一个光机械腔，耦合到一个额外的光学腔。光机械谐振腔的吸收可以通过原子-腔耦合和腔-腔耦合引起的量子干涉效应来改变。随着量子干涉的使用，用于冷却的期望的转变被增强，以及由于不期望的转变而导致的加热抑制。结果，NAMR振动可以冷却到其基态。特别是，在原子的辅助下，我们的方案在实验上是可行的，即使对于较低质量的腔，这大大降低了实验难度。

边带不可分辨腔光学力学中的基态冷却

Ground-State Cooling in Cavity Optomechanics with Unresolved Sidebands

本文考虑一个简单腔的光学力学，研究了量子机制下机械谐振腔的基态冷却。利用线性区域的有效主方程，可以得到二阶矩的运动方程。在忽略反共振项的情况下，得到了稳态解。声子数的最终平均值进行了比较的情况下，反共振项。我们发现，在最后一种情况下的基态冷却得到改善。事实上，反共振项的加入使得系统能够产生压缩场，这是增强冷却所必需的。给出了合成场的方差。分析计算在一些适当的制度。然后我们的分析预测证实了数值计算。

腔内压缩光的光机冷却

Optomechanical cooling with intracavity squeezed light

我们分析了机械谐振腔中存在简并光学参量放大器时的光学机械冷却性能，该光学机械腔压缩腔光。我们证明，这允许显着提高冷却效率，通过相干抑制斯托克斯散射。增强的冷却也发生在远离解决边带制度，我们表明，这种冷却方案可以更有效地比通过注入到光机械腔的压缩场实现的计划。

利用超短脉冲训练实现自排序和腔冷却

Self-ordering and cavity cooling using a train of ultrashort pulses

当激光垂直于谐振腔轴线照射时，光学谐振腔中的薄原子气体呈现从均匀密度到晶序的相变。我们研究了这一著名的自组织现象的广义泵浦方案，使用飞秒脉冲训练的频谱跨越一个大的带宽覆盖许多腔模式。我们发现，由于同时散射到相邻的纵向腔模式的诱导光的力量和原子动力学变得几乎不变性沿腔轴。此外，激光带宽引入了一个新的相关长度尺度，在该尺度内，原子的聚集在能量上是有利的。数值模拟使我们能够确定自洽的有序阈值功率作为带宽和原子云大小的函数。我们发现了强有力的证据，从二阶到一阶自序相变与激光带宽的增长时，原子云的大小变得大于集群长度的变化。腔输出的分析揭示了相应的过渡，从一个单一的双脉冲在腔内旅行。这使输出脉冲重复率加倍，并在腔输出中创建新的时间晶体结构。模拟还表明，多模式操作显着改善腔冷却，以更快的冷却速率产生更低的动力学温度。

强泵浦环形腔中分子的光力学

Optomechanics with molecules in a strongly pumped ring cavity

原子的腔冷却在共振附近的强耦合区的循环光学跃迁中效果最好，其中小的腔光子数足以捕获和冷却。由于没有闭合跃迁，直接应用于分子的方法失败了：光泵浦可以使粒子进入非耦合状态。在远偏离共振状态下的替代操作由于减少的场-分子耦合而仅产生非常缓慢的冷却。我们预测，克服这一点，通过使用强驱动的环形腔边带冷却制度。如在光学机械设置中，人们利用使用大光子数的集体增强的场-分子耦合强度。通过完全数值量子模拟证实的线性化分析处理预测了快速冷却，尽管非共振小的单分子-单光子耦合。通过将腔场调谐到反斯托克斯边带附近以获得足够高的俘获频率，可以获得均匀的基态冷却。数值模拟显示了分子在最低的两个捕获能级之间的量子跳跃，这可以通过散射光强度检测来直接和连续地监测。

在强耦合区通过腔冷却增强离子-腔耦合

Enhanced ion-cavity coupling through cavity cooling in the strong coupling regime

在光子量子网络的发展过程中，离子阱中的光腔结构变得越来越重要。然而，腔的存在可能妨碍离子的有效激光冷却，因为腔施加的几何约束和可能显著改变冷却动力学的不利的Purcell效应。另一方面，也可以利用离子到腔的耦合来提供有效地冷却离子的机制。在本文中，我们将通过实验演示如何实现腔冷却，以提高离子的本地化，从而提高其耦合到腔。通过使用腔冷却，我们得到了增强的离子腔耦合的$2π\times (16.7\pm 0.1)$ MHz，相比$2π\times (15.2\pm 0.1)$ MHz时，仅使用多普勒冷却。

集体强耦合下四能级原子-腔系统的简正模分裂

Normal-mode splitting of four-level atom-cavity system under collective strong coupling

研究了与四能级原子耦合的光腔的透射谱。当单个腔模同时耦合三个原子跃迁时，强耦合原子-腔系统中出现了多个简正模分裂峰。我们采用共焦光学腔和冷Rb-85原子系综的腔量子电动力学。在强耦合区，由于冷原子系综对原子-腔耦合强度的集体增强，我们观察到了四个腔传输的简正模分裂峰。实验结果与理论分析一致。强耦合多能级原子-腔系统中的多简正模激发为实现多通道全光器件提供了实际应用。

光机械冷却中的laser线宽危险

Remark on laser linewidth hazard in opto-mechanical cooling

我讨论的鲁棒性的泵浦腔动力学对激光器的相位扩散，并得出结论，光学机械冷却具有极端的灵敏度相比，激光冷却的原子。通过单腔的基态光机械冷却的某些建议将需要不切实际的尖锐激光线宽或等效地非常低水平的相位噪声。一个系统的方法来消除经典的多余的相位噪声是干涉双腔泵浦，开始为未来的引力波探测器的光学捕获的宏镜。

腔光力学中耦合机械谐振腔的同时冷却

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。

光学腔中单原子的连续参量反馈冷却

Continuous parametric feedback cooling of a single atom in an optical cavity

我们提出了一种新的反馈算法来冷却一个被困在驻波光学腔中的单个中性原子。该算法是基于参数调制的约束势的两倍的原子的自然振荡频率，结合快速和重复的原子位置测量。后者用于连续地将调制相位调整到避免原子运动的参数激发的值。冷却受到测量反作用的限制，测量反作用在几次振荡后使原子运动消球差。尽管如此，将这种反馈方案应用于~ 5 kHz的振荡模式，使腔中单个原子的平均存储时间增加了60倍，达到2秒以上。与以前的反馈方案相比，我们的算法也能够在几微秒内冷却更快的~ 500 kHz振荡模式。这表明，参数冷却是一种强大的技术，可以应用于光学访问受限的所有实验。

非线性原子-原子相互作用对混合腔光机系统光学双稳、冷却和纠缠的可控性

Controllability of optical bistability, cooling and entanglement in hybrid cavity optomechanical systems by nonlinear atom-atom interaction

研究了原子碰撞以及光场与镜场耦合对由玻色-爱因斯坦凝聚体组成的混合系统光学双稳特性的影响。结果表明，系统的双稳性可以通过s波散射频率来控制，这为实现可控光开关提供了可能。另一方面，通过研究Bogoliubov模作为相对于镜振动的第二机械模对冷却过程以及二分镜场和原子场纠缠的影响，我们找到了Bogoliubov模冷却的解释。这种混合系统的优点相比，裸光腔与双模移动镜是可控的次模的频率，通过s波散射相互作用。

磁阻尼引起的磁机械谐振器的基态冷却

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。

非均匀加宽发光体与窄线宽光腔耦合的集体动力学

Collective dynamics of inhomogeneously broadened emitters coupled to an optical cavity with narrow linewidth

研究了耦合到窄线宽光腔中的非均匀加宽二能级辐射体系综的集体效应。利用二阶平均场论，我们发现在腔线宽的几倍内的发射体表现出同步行为，并经历集体拉比振荡。在适当的条件下，同步振荡产生调制的腔内场，该腔内场可以激发从腔谐振失谐许多线宽的发射器。为了进一步研究同步的细节，我们简化了模型，并考虑两个合奏和研究稳态特性时，发射器进行非相干驱动。

利用辐射压力使可动反射镜自冷却到基态

Self-cooling of a movable mirror to the ground state using radiation pressure

我们证明了在一个适当失谐的腔中，利用辐射压力可以将微机械振荡器冷却到它的量子基态（自冷却）。从一个简单的理论基础上海森伯-朗之万方程，我们发现，最佳的自冷却发生在良好的腔制度，当腔的带宽小于机械频率，但仍然大于有效的机械阻尼。在这种情况下，腔内场和振动机械模式相干地交换它们的波动。我们还提出了动力学计算，显示如何访问镜的最终温度从腔反射场的波动。

多原子能级的集体腔量子电动力学

Collective cavity quantum electrodynamics with multiple atomic levels

研究了超冷铷原子与高精细度光腔耦合的透射谱。在π-偏振光的弱探测下，系统的线性响应是与腔的单模耦合的多能级集体自旋。通过改变原子数，我们改变了系统的集体耦合。我们观察到的变化时，从一个政权的集体耦合是远远小于分离的原子水平的政权，两者都是相当的大小时，透射光谱。的意见是在良好的协议，我们为我们的系统开发的简化模型。

双稳态光学腔的冷却

Cooling in a Bistable Optical Cavity

本文提出了一种通用的方法，用于非共振激光冷却的原子/分子的双稳态光腔。该方法证实了西西弗斯冷却的光子版本，其中物质修饰的腔从粒子中提取能量，并将其释放到外部场，作为两个稳定状态之间突然转变的结果。

声致发光气泡中腔介导的集体量子效应

A cavity-mediated collective quantum effect in sonoluminescing bubbles

本文讨论了在声致发光实验中可能起重要作用的集体量子效应。我们认为，它发生在崩溃阶段的最后阶段，并提高了气泡内的颗粒加热。

Coherent scattering 2D cooling in levitated cavity optomechanics

The strong light-matter optomechanical coupling offered by Coherent Scattering (CS) set-ups have allowed the experimental realisation of quantum ground state cavity cooling of the axial motion of a levitated nanoparticle [U. Delić et al., Science 367, 892 (2020)]. An appealing milestone is now quantum 2D cooling of the full in-plane motion, in any direction in the transverse plane. By a simple adjustment of the trap polarisation, one obtains two nearly equivalent modes, with similar frequencies $ω_{x}\simω_{y}$ and optomechanical couplings $g_{x}\simeq g_{y}$ -- in this experimental configurat…

光腔中单原子的态不敏感冷却与囚禁

State-Insensitive Cooling and Trapping of Single Atoms in an Optical Cavity

单个铯原子被冷却并通过一种新型的远共振偶极力阱（FORT）被捕获在一个小的光学腔内，观察到的寿命为2到3秒。通过强耦合探测光束的传输连续观察被困原子，单个事件持续约1 s。由此实时监测连续原子从陷阱N = 3 -> 2 -> 1 -> 0的损失。陷阱，冷却和强耦合的相互作用是由FORT势实现的，其中质心运动仅弱依赖于原子的内部状态。

碰撞对囚禁玻色子气体集体激光冷却的影响

Collisional effects on the collective laser cooling of trapped bosonic gases

分析了原子-原子碰撞对集体激光冷却方案的影响。本文导出了描述弱凝聚区原子-原子碰撞时激光冷却的量子主方程。利用这个方程，我们进行了一维和三维的种群动力学的蒙特卡罗模拟。我们观察到，基态激光诱导凝聚的存在下，碰撞保持。激光冷却导致从描述碰撞诱导平衡的玻色-爱因斯坦分布到具有有效零温度的分布的转变。我们还分析了原子-原子碰撞对冷却到阱的激发态的影响。