周期势场中原子的量子计算

冷原子平衡系综的引力场测量

Gravitational field measurement with an equilibrium ensemble of cold atoms

本文研究了一种用超冷碱金属原子的平衡系综测量引力场的新方法，该系综被限制在体积为$V$的单胞中。所提出的重力传感器的模型是基于由于引力场的变化而引起的系综的密度分布的变化。为了测量系综的原子密度变化，采用了电磁感应透明法。

利用有效的原子光分束器实现两原子系综的纠缠集中

Entanglement Concentration for two atomic ensembles using an effective atom-light beamsplitter

我们提出了一个协议，用于增加两个原子系综之间的纠缠的基础上应用一个近似的原子光分束器变换两个系综。该有效的非对称原子光分束器是通过偏振光与自旋极化原子系综之间的双程量子非破坏相互作用产生的，该相互作用源自线性偶极相互作用。纠缠集中协议本身使用普罗克勒斯坦方法，类似于Browne等人[2003 Phys Rev A 67 062320]首先为光设计的方法，并且包括相互作用后的光子计数作为所需的非高斯元素。我们计算输出对数负在这个计划中，并表明，宏观合奏之间的纠缠可以增加与那些光计划的概率相媲美，即使使用低效率的开关检测器。

基于量子Zeno动力学的原子系综分布式相位协变克隆

Distributed phase-covariant cloning with atomic ensembles via quantum Zeno dynamics

基于量子芝诺动力学，我们提出了一个有趣的原子系综分布式轨道态量子克隆方案。这些原子系综由完全相同的三能级原子组成，被囚禁在由单模集成光学星形耦合器连接的远距离腔中。通过适当调节原子系综与经典光场之间的耦合常数，可以对这些量子比特进行控制，并且随着系综量子比特中原子数目的增加，腔衰减可以得到很大的抑制。利用解析结果可以得到每个克隆量子比特的保真度。该方案为量子通信网络的构建提供了一种新的思路。

Rydberg原子系综中可控激发的促进

Facilitation of controllable excitation in Rydberg atomic ensembles

本文研究强相互作用Rydberg原子系综中由控制原子促成的反直觉激发促进现象，通过quantum Monte Carlo wavefunction方法揭示其实验约束，为多量子比特量子计算的中观Rydberg门开发提供灵活控制。

通过laser操纵使多个原子系综纠缠

Entangling many atomic ensembles through laser manipulation

提出了一种基于激光操纵和单光子探测的实验可行方案，在多个原子系综之间产生Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）型最大纠缠.该方案具有对主要噪声的固有容错性和效率随系综数量的有效缩放，允许在当前技术的范围内最大限度地纠缠许多原子系综。这种多个系综的最大纠缠在量子非定域性、高精度光谱学和量子信息处理等方面有着广泛的应用。

Quantum supremacy with spin squeezed atomic ensembles

We propose a method to achieve quantum supremacy using ensembles of qubits, using only spin squeezing, basis rotations, and Fock state measurements. Each ensemble is assumed to be controllable only with its total spin. Using a repeated sequence of random basis rotations followed by squeezing, we show that the probability distribution of the final measurements quickly approaches a Porter-Thomas distribution. We show that the sampling probability can be related to a #P-hard problem with a complexity scaling as $(N+1)^M$, where $N$ is the number of qubits in an ensemble and $ M $ is the number of…

纳米力学与原子系综EPR通道的建立

Establishing EPR-channels between Nanomechanics and Atomic Ensembles

我们建议通过光量子总线的原子系综，其中高精度的状态准备，操作和测量的手段是可用的纳米机械系统的接口。这特别允许量子非爆破钟测量，将耦合系统、原子系综-纳米机械谐振器投射到纠缠EPR状态中。纠缠是可观察到的，即使是纳米谐振器最初远远高于其基态，并可用于从原子系综的机械系统的状态的隐形传态。

冷原子系综与光子之间轨道angular momentum态的纠缠

Entanglement of orbital angular momentum states between an ensemble of cold atoms and a photon

近年来，利用集体增强技术成功地实现了原子系综与单光子的纠缠[D. N. Matsukevich，\textit{et al.}，物理学评论快报。\textbf{95}，040405（2005）.]，其中原子内态和光子偏振态以非局域方式关联。在这里，我们通过实验阐明了在原子系综和光子系统中，也存在着与空间自由度有关的纠缠。讨论了远程原子系综之间高维纠缠的产生及其在凝聚态物理中的应用。

原子系综三重纠缠Bell定理的一种证明方案

Scheme for demonstrating Bell theorem in tripartite entanglement between atomic ensembles

我们提出了一个实验上可行的方案来证明量子非局域性，使用Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）和$W$纠缠原子系综产生的一个新的发展的方法基于激光操纵和{}单光子探测。

光场和原子系综量子态的操纵与存储

Manipulation and storage of optical field and atomic ensemble quantum states

我们研究如何在光场和原子系综之间有效地操纵和存储量子信息。我们展示了如何使用各种非耗散转移方案将压缩真空态或纠缠态等量子态转移和存储到原子系综的长寿命基态自旋中。

原子系综中的纠缠存储

Entanglement storage in atomic ensembles

我们提出利用EPR关联光束在腔中纠缠宏观原子系综。我们展示了如何场纠缠可以几乎完美地映射到与系综的基态相关的长寿命原子自旋上，以及如何在可变存储时间后在退出腔的场中检索。这种连续变量的量子存储器对于量子网络中的纠缠控制是很有意义的。

光与原子系综共振相互作用中的多粒子纠缠

On Multiparticle Entanglement via Resonant Interaction between Light and atomic Ensembles

研究了窄带光场与全同二能级原子系综相互作用产生的多粒子纠缠态。依赖于初始光子统计，原子和光子之间的关联可以产生这些系统的纠缠态。研究发现，任意一对原子与单模压缩弱光场相互作用系统的态是不可分的，并且具有抗衰减的鲁棒性。描述了用投影测量法制备原子系综纠缠态的光学方案。

暗态机制促进的单原子单光子耦合

Single-atom single-photon coupling facilitated by atomic-ensemble dark-state mechanisms

我们建议耦合单原子量子比特的光子入射到一个腔含有一个原子系综不同的物种，介导的耦合通过里德伯相互作用。在经典场和腔场的作用下，系综形成了一个集体暗态，它与输入光子共振，而量子位原子的激发导致了一个分裂腔共振的次级“暗”态。这两种不同的暗态机制产生零和$π$反射相移，并可用于实现原子和光学量子比特之间的量子门。

从纠缠原子系综中设计单原子和单光子源

Engineering single atom and single photon sources from entangled atomic ensembles

我们讨论了偶极封锁技术在制备单原子和单光子源中的应用。给出了一个确定性的协议，用于在光阱中加载单个原子以及在期望的方向上喷射受控数量的原子。描述了一种具有光学控制的光束状发射图案的单光子源。

Optimal collection of radiation emitted by a trapped atomic ensemble

Trapped atomic ensembles are convenient systems for quantum information storage in the long-lived sublevels of the electronic ground state and its conversion to propagating optical photons via stimulated Raman processes. Here we investigate a phase-matched emission of photons from a coherently prepared atomic ensemble. We consider an ensemble of cold atoms in an elongated harmonic trap with normal density distribution, and determine the parameters of paraxial optics to match the mode geometry of the emitted radiation and optimally collect it into an optical waveguide.

量子计算中原子系综在原子芯片上的几何操作

Geometric Manipulation of Ensembles of Atoms on Atom Chip for Quantum Computation

提出了一种基于原子系综几何操纵实现量子计算的可行方案，并对磁囚禁在原子芯片上平凹微腔中的中性铷原子进行了分析。几何操作是通过在恒定电场中光激发单个原子到里德伯态来完成的。强的偶极-偶极相互作用和入射激光驱动原子系综的暗态进行循环演化，实现了一组通用的量子门。这样的几何操作自然地变成保护量子比特免受由非均匀激光照射以及腔损耗引起的误差。通过数值模拟评估了门的性能和退相干过程。

利用原子系综和飞行光子的可扩展量子信息处理

Scalable quantum information processing with atomic ensembles and flying photons

提出了一种基于原子系综和飞行光子的可扩展量子信息处理方案。使用里德伯封锁，我们在集体原子态中编码量子比特，与单原子情况相比，由于增强的相互作用，集体原子态可以快速容易地操纵。我们证明，我们提出的门可以应用于生成二维团簇态的测量为基础的量子计算。此外，原子系综还可以作为量子中继器，用于长距离量子态传输。我们证明了我们的方案在坏腔或弱耦合区工作的可能性，这可以大大放宽实验要求。对系综量子比特的有效相干操作使我们的方案能够在量子计算和使用原子系综的量子通信之间切换。

基于原子系综的电磁诱导透明纠缠

Entangler via Electromagnetically Induced Transparency with Atomic Ensembles

提出了一种利用原子系综中的电磁诱导透明效应实现多光场纠缠的方法。在原子系综中，通过电磁感应透明产生的原子自旋波可以用玻色算符来描述，并充当纠缠子。通过使用纠缠器，任何所需数量的非简并窄带连续变量纠缠场，在原则上，可以通过受激拉曼散射过程中产生，这在可扩展的量子通信和量子网络的应用中具有很大的希望。

捕获关联光子态实现原子系综纠缠

Entanglement of Atomic Ensembles by Trapping Correlated Photon States

我们描述了一个一般的技术，允许光场和亚稳态的物质之间的量子相关性的理想转移。该技术基于在相干驱动的原子介质中捕获光子的量子态，其中群速度被几何地降低到零。我们讨论了它在量子态存储、压缩原子态的产生、纠缠原子系综的制备和量子信息处理等方面的应用。

相干制备原子系综中的延迟四波和六波混频

Delayed four- and six-wave mixing in a coherently prepared atomic ensemble

我们报告的同时观察，延迟布拉格衍射，四波和六波混频过程中的相干制备的冷铯原子组成的原子系综。对于每个衍射阶，我们观察到不同的时间脉冲形状和依赖性与激发场的强度，证明了在每个过程中所涉及的不同机制。各种观测结果可以用一个简化的分析理论来描述，该理论将原子系统看作是一个三能级原子的Λ组态系综。

Collective emission of photons from dense, dipole-dipole interacting atomic ensembles

We study the collective radiation properties of cold, trapped ensembles of atoms. We consider the high density regime with the mean interatomic distance being comparable to, or smaller than, the wavelength of the resonant optical radiation emitted by the atoms. We find that the emission rate of a photon from an excited atomic ensemble is strongly enhanced for an elongated cloud. We analyze collective single-excitation eigenstates of the atomic ensemble and find that the absorption/emission spectrum is broadened and shifted to lower frequencies as compared to the non-interacting (low density) o…

耦合腔阵列中空间分离原子系综的束缚态

Bound state in the continuum by spatially separated ensembles of atoms in a coupled-cavity array

本文给出了一维耦合腔阵列中光子和原子的连续束缚态的解析解。这些束缚态是由两个系综的二能级原子被限制在单独的腔阵列。我们表明，在该政权的相邻腔之间的光子跳跃率是高的集体拉比频率相比，BIC对应于一个subradiant集体原子态，其中两个合奏的原子强烈纠缠。另一方面，在低的光子跳跃率制度，BIC表现为量子腔，其中光子可以被困在两个原子系综之间。

基于原子系综的可扩展量子计算

Scalable quantum computing with atomic ensembles

由激光场寻址的原子云组成的原子系综为量子信息的存储和量子信息在原子自由度和光学自由度之间的相干转换提供了一个有吸引力的系统。在一篇具有里程碑意义的论文中，Duan等人（DLCZ）[1]表明，原子系综可以用作量子中继器网络的节点，能够在相隔任意大距离的系统之间共享成对的量子纠缠。近年来，一些有希望的实验已经证明了这一建议的关键方面[2-7]。在这里，我们描述了一个方案的全尺寸量子计算与原子系综。我们的方案使用类似的方法已经证明实验，但信息处理能力远远超过量子中继器。

单原子分辨率的介观系综集体态测量

Collective state measurement of mesoscopic ensembles with single-atom resolution

对于含有100个或更多原子的介观系综，我们测量了总原子数和特定超精细态的原子数，具有单原子分辨率。该测量检测原子引起的包含系综的光学腔的谐振频率的偏移。这项工作扩展了单原子分辨率的基于腔的检测范围，原子数超过一个数量级，并提供了必要的海森堡有限干涉测量与原子系综的读出能力。

原子系综量子比特的相干性和Rydberg阻塞

Coherence and Rydberg blockade of atomic ensemble qubits

我们证明了多原子系综量子比特的$|W\rangle$态编码。使用光学捕获的Rb原子的$T_2$相干时间是2.6（3）ms的$\bar N=7.6$原子和规模约成反比的原子数。两个系综量子比特之间的强里德堡封锁被证明与$0.89(1)$的保真度和$\sim \hspace{-.05cm}1.0$的保真度时，后选择控制系综激发。这些结果是原子系综确定性纠缠的重要一步。

非相互作用原子系综中基于光子交换作用的量子逻辑运算

On quantum logic operations based on photon-exchange interactions in an ensemble of non-interacting atoms

最近提出的通过原子系综中的交换相互作用在光子态之间产生纠缠的想法（J.D. Franson和T. B. Pitman，Phys.Rev.A60，917（1999）和J.D. Franson等人，（quant-ph/9912121））使用S-matix方法进行讨论。结果表明，如果原子的非线性响应可以忽略，并且没有额外的原子-原子相互作用，交换作用在使原子返回到初始态的过程中不会产生光子态之间的纠缠.纠缠的产生需要存在非线性原子响应或原子-原子相互作用。

原子系综自旋求积的测量方案

Measurement schemes for the spin quadratures on an ensemble of atoms

基于近年来光与原子量子界面的多程方法，我们考虑了如何测量原子系综的集体自旋态。我们发现，一个光脉冲两次通过原子系综的方案可以有效地实现自旋态的零差层析。因此，我们建议利用光脉冲作为相移器，旋转自旋的正交。这种方法大大简化了实验方案的几何形状。

光纤耦合腔中Rydberg阻塞原子系综的量子中继器

Quantum repeater with Rydberg blocked atomic ensembles in fiber-coupled cavities

我们提出并分析了一种量子中继器结构，在该结构中，光学腔中的里德堡阻挡原子系综通过光纤连接。纠缠的产生，交换和纯化是通过集体激光操纵的合奏和光子传输。纠缠的成功传输和存储是由电离事件而不是以前的方案中使用的光子探测信号来预示的。我们演示了如何高电荷检测效率允许缩短平均纠缠产生时间，我们分析了我们的方案与合奏Cs原子的实施。

基于原子系综存储器的量子通信网络的纠缠蒸馏

Entanglement distillation for quantum communication network with atomic-ensemble memories

原子系综具有较长的相干时间和与光子非线性相互作用的集体增强效应，是量子通信网络的有效存储节点。本文研究了利用腔量子电动力学中的单光子输入-输出过程实现非局域原子系综纠缠蒸馏的可能性。给出了一个参数已知的部分纠缠纯态两原子系综系统的最优纠缠浓缩方案（ECP）和一个参数未知的部分纠缠纯态系统的有效ECP方案.对于处于混合纠缠态的系统，我们提出了一种利用PCD的纠缠纯化方案。这些纠缠蒸馏协议具有较高的保真度和效率，与现有的实验技术，它们是有用的量子通信网络与原子系综存储器。

原子系综的非对称纠缠

Non-symmetric entanglement of atomic ensembles

研究了多原子量子态的纠缠。为了消除非均匀光原子耦合引起的噪声，提出了匹配多原子观测量的概念。作为消除退相干的一种重要形式的一种手段，这个想法应该与原子系综的量子信息处理具有广泛的相关性。以旋转角测量为例说明了一般的方法，并表明，被认为只有弱纠缠的多原子态可以表现出近最大纠缠。

利用超荧光定位原子系综

Localization of atomic ensembles via superfluorescence

研究了空间小体积原子系综的亚波长局域化。定位依赖于系综与驻波激光场的相互作用。驻波场与原子系综相互作用中的光散射依赖于系综相对于驻波波节的位置。这种关系可以通过荧光强度分布来描述，其取决于驻波场参数、系综性质，并且其由于附近粒子系综中的集体效应而被修改。我们证明，强度分布可以定制，以适应不同的本地化设置。最后，我们将这些结果应用到两个本地化计划。首先，我们展示了如何将固定在驻波场中某个位置的系综局部化。其次，我们讨论了系综通过驻波场时的局域化。

从Rydberg阻塞介观系综中过滤单原子

Filtering single atoms from Rydberg blockaded mesoscopic ensembles

我们提出了一种有效的方法，以过滤出的单个原子从囚禁的原子数目未知的系综。该方法采用受激绝热通道可逆地将单个原子转移到里德伯态，从而阻止系综内所有其他原子的随后里德伯激发。这触发了里德伯阻塞原子的激发到短暂的中间态，以及它们随后的衰变到未捕获态。使用辅助微波场仔细工程的耗散，我们得到了一个几乎确定性的单原子源。我们的方法是适用于小的原子系综在个人微陷阱和晶格阵列。

基于双原子衰变的系综量子比特方案

Proposal of ensemble qubits with two-atom decay

本文提出利用双原子衰变提供非谐性来实现系综量子比特，无需里德伯阻塞和强原子相互作用，且兼容腔保护机制抑制退相干，为量子信息处理提供新平台。

利用原子系综实现光子态的无消相干量子存储

Decoherence-free quantum memory for photonic state using atomic ensembles

大规模量子信息处理需要稳定、长寿命的量子存储器。本文利用原子-光子纠缠，提出了一种实验上可行的利用原子系综实现无消相干量子存储的方案，并展示了其应用之一：基于激光操纵原子系综实现未知量子态的远程传输，通过光学元件实现光子态操作，以及中等效率的单光子探测。该方案具有对实际噪声和缺陷的固有容错性，允许在当前技术范围内检索存储器中的信息以用于进一步的量子信息处理。

里德伯阻塞原子系综与双光子跃迁腔场的量子界面分析

Analysis of quantum interface between Rydberg-blocked atomic ensemble and cavity optical field with two-photon transition

研究了腔内里德伯阻塞原子系综的原子-光子量子界面，其中基态-里德伯跃迁是通过双光子跃迁实现的。通过理论分析，我们报告了我们最近在光域的Jaynes-Cummings模型和由该平台实现的鲁棒原子-光子量子门的研究结果。对实现的要求是温和的，其中包括适度高精细度的光学腔，典型的碱金属原子如Rb或Cs，以及冷原子系综在Rydberg阻塞半径内的条件。分析了腔模中原子系综与量子化光场的集体耦合。我们展示了它作为光子量子比特和物质量子比特之间的受控相位门的能力。在分析中还考虑了与该系统的几个主要退相干因素相关的不利影响。

三能级原子包壳层集体激发产生的关联光子

Correlated Photons from Collective Excitations of Three-Level Atomic Ensemble

系统地研究了两个量子化光场与一个由经典光场驱动的循环原子系综的相互作用。这种所谓的原子循环系综由三能级原子组成，由于对称性破缺而产生δ型跃迁，这也可以在超导量子线路中实现。95，087001（2005）]。我们探讨了通过对原子-光子系统的相干操纵，在光子态之间以及光子与原子集体激发之间产生量子纠缠的动力学机制。结果表明，通过绝热控制经典场拉比频率，可以将量子信息从一个量子化光模完全转移到另一个量子化光模，并且可以将两个量子化光场携带的量子信息存储在该原子系综的集体模中。

使用原子系综的两位Deutsch-Jozsa算法

Two-bit Deutsch-Jozsa algorithm using an atomic ensemble

第一个实现二比特版本Deutsch-Jozsa算法的光学方案[D. Deutsch和R. Jozsa，Proc. R. Soc. London A { \bf 493}，553（1992）]。该提案在原子系综和简并光子源中使用斯塔克位移。光子与原子系综色散相互作用，导致原子-场基的有效哈密顿量，这对于执行所需的双量子比特操作是有用的。将这些与一组单量子比特操作相结合，可以实现该算法。给出了该建议的实验可行性的讨论。

单原子控制原子系综的超灵敏测量

Supersensitive measurement using single-atom control of an atomic ensemble

我们分析了一种基于原子干涉术的新型传感器的操作，该传感器可以通过利用多量子比特混合态中的量子关联来实现超经典灵敏度。干涉仪基于量子门，其使用单个原子（其充当控制量子位）和原子系综（其提供寄存器量子位）之间的相干控制的里德伯相互作用。原则上，我们的方案可以实现精确的缩放与合奏的大小-这可以扩展到大量的原子-而只使用单量子位操作的控制和批量操作的合奏。我们调查的干涉仪的现实实现，我们的主要目的是开发一种新的方法，量子精密测量，可以实现量子增强的测量精度，通过利用大的不纯量子态的相干操作。我们提出了一个实验，以证明增强的灵敏度的协议，并调查从经典到超经典的灵敏度时，使用高度混合的探针状态发生的过渡。

耦合到光子晶体波导带边的原子系综的光学特性

Optical properties of an atomic ensemble coupled to a band edge of a photonic crystal waveguide

研究了耦合到一维光子晶体波导中的二能级原子系综的光学性质。我们发现，长程相互作用可以显着改变的线性和非线性光学行为相比，一个典型的原子系综。特别是，在线性政权，我们发现，透射谱揭示了多个传输骤降，其属性，我们展示了如何表征。在多光子状态下，系统响应可以是高度非线性的，并且在某些情况下，系综可以表现得像单个两能级系统，其一次只能吸收和发射单个激发。我们的研究结果是直接相关的原子PCW实验，应该很快就可以实现。

利用相干光实现原子系综之间的量子通信

Quantum communication between atomic ensembles using coherent light

大质量粒子（如原子）之间的量子通信协议通常基于传输非经典光，并且/或者通常需要超高精细度光学腔来增强原子和光子之间的相互作用。我们证明了一个令人惊讶的结果：一个未知的量子态可以从一个自由空间原子系综传送到另一个只通过传输相干光。该方案不需要非经典光和腔，大大简化了实验实现。

原子系综中单光子双原子激发过程的自旋压缩

Spin squeezing by one-photon-two-atom excitations processes in atomic ensembles

在其他地方已经表明，两个空间分离的原子可以共同吸收一个光子，其频率等于两个原子的跃迁频率之和。我们在多个二能级原子系综的情况下描述了这一过程，并证明了它可以用来产生自旋压缩和纠缠。这种共振集体过程允许在单光子极限下产生相当大的压缩。它代表了一种新的产生多体自旋-自旋相互作用的方法，在自旋之间产生双轴类扭转相互作用，这对自旋压缩的产生是非常有效的。我们对耦合到超导共面腔的磁性分子系综进行了显式计算。该系统代表了一个有吸引力的片上架构，用于实现改进的检测。

超导量子比特与原子系综之间的可逆态转移

Reversible state transfer between superconducting qubits and atomic ensembles

我们研究了固态超导量子比特和超冷原子系综之间相干、可逆信息传递的可能性。这些系统之间的强耦合是由微波传输线谐振器介导的，该谐振器通过原子的光激发里德堡态与原子近共振地相互作用。固态量子比特可以用于实现快速量子逻辑门，而原子的集体亚稳态可以用于长期存储和量子信息的光学读出。

laser泵浦的两原子系综混合系统中的集体动力学

Collective dynamics in a laser-pumped mixture of two atomic ensembles

研究了由两个多原子系综组成的混合原子系统的量子动力学。每个系综分别由相干激光场驱动，并通过与环境真空电磁场库的相互作用而衰减。我们发现，由于两个组件之间的光子交换，长时间的激发振荡出现，这可能是显着长于一个单一的发射体的逆寿命。此外，少数原子的“跳跃”的激发态发生作为一个功能的参数表征组件之间的相互作用在某个工作点。

原子系综和旋量玻色-爱因斯坦凝聚体的量子反馈控制

Quantum feedback control of atomic ensembles and spinor Bose-Einstein condensates

冷原子系综和旋量玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）是量子存储器的潜在候选者，因为它们具有长的相干时间并且可以相干控制。与量子存储器的大多数候选者是真正的或有效的单粒子系统不同，在原子系综中，量子信息被存储为涉及非常大量原子的自旋相干态。使用这种系综的典型任务是将状态驱动到特定的量子态。虽然这样的量子控制方法对于量子比特系统来说已经发展得很好，但是将量子控制方法扩展到多粒子的情况是一项重要的任务。本工作的目标是确定性地引导原子系综的任意态到所需的自旋相干态。为此，我们使用随机稳定性理论，量子滤波定理和相衬成像设计我们的控制律。我们应用我们的控制律不同的轴，并表明它是可能的操纵原子到不同的目标状态。

二能级原子系综中自发辐射诱导的原子辐射纠缠

Spontaneously induced atom-radiation entanglement in an ensemble of two-level atoms

采用计算相干态传播子的方法，分析了初始制备于上能级并置于含有压缩辐射的腔中的二能级原子系综中原子-辐射纠缠的自发诱导关联。结果表明，腔辐射具有压缩特性，而压缩效应的产生直接归因于腔内辐射的压缩。腔辐射强度随压缩参数和相互作用时间的增加而增加。研究还表明，原子态和辐射模之间的纠缠程度在特定的时刻存在，依赖于耦合常数和压缩参数。我们认识到，尽管压缩辐射直接导致腔场压缩，但它显著破坏了原子与辐射的纠缠。

利用哪路信息测量原子系综温度

Measurement of the temperature of atomic ensembles via which-way information

我们揭示了Λ-组态三能级原子系综的温度与原子受光束激发时自发发射的Stokes光子的发射锥宽度之间的关系。这种关系，这是基于在相互作用过程中的斯托克斯光子起源的可用信息的量，使我们能够提出一个方案，通过测量发射锥的宽度来确定原子云的温度。与通常使用的飞行时间测量不同，使用这种技术，原子云在每次测量过程中不会被破坏。

原子系综中内自旋与集体自旋的协同压缩

Cooperative squeezing of internal and collective spins in an atomic ensemble

针对量子计量对超越标准量子极限自旋压缩态的需求，本研究在热铷原子系综中协同结合内自旋与集体自旋两类压缩机制，实现了-6.21±0.84 dB的高性能自旋压缩，为挖掘原子系综量子态自由度潜力提供新路径。

基于原子系综的大容量空间多模量子存储器

High capacity spatial multimode quantum memories based on atomic ensembles

我们研究了基于光存储的空间多模量子存储器。我们表明，这样的量子光物质界面允许许多空间模式的高效存储。特别是，前向操作存储器具有良好的缩放与重要的物理参数：二次缩放与菲涅耳数，甚至立方与原子系综的光学深度。因此，同时使用所存储的自旋波模式的纵向和横向形状构成了多模量子存储器的有价值且迄今被忽视的资源。

具有原子系综的抗相位和偏振不稳定性的鲁棒量子中继器

Robust quantum repeater with atomic ensembles against phase and polarization instability

提出了一种无需相位稳定和偏振校准的量子中继器方案。我们引入时间仓光子态，并使用一种新的双光子干涉配置来鲁棒地产生远距离原子系综存储量子比特之间的纠缠。我们的方案可以通过一些简单的调整与当前的实验设置进行。

原子包埋量子存储器中自旋波量子比特的任意旋转

Arbitrary Rotation of a Single Spinwave Qubit in an Atomic-Ensemble Quantum Memory

我们报告的第一个实验实现的单量子比特操纵存储在原子系综量子存储器中的单自旋波。为了实现高保真度的门操作，我们将受激拉曼跃迁和受控的拉莫尔旋进联合使用。我们用量子态层析术和量子过程层析术表征了门的性能，这两种方法都意味着已经实现了高保真度的操作。我们的工作补充了原子系综量子存储器的实验工具箱，增加了单量子比特操纵的能力，因此可能在未来的可扩展量子网络中有重要的应用。

耗散自旋腔系统的变分重整化群：介观自旋系综中非经典光子的周期脉冲

Variational Renormalization Group for Dissipative Spin-Cavity Systems: Periodic Pulses of Nonclassical Photons from Mesoscopic Spin Ensembles

介观自旋系综耦合到一个腔提供了令人兴奋的前景，观察复杂的非经典现象，池的微观特征，从一些自旋与宏观自旋系综。在这里，我们演示了如何在多达一百个自旋的合奏集体相互作用可以利用，以获得一个周期性的脉冲训练的非经典光。为了解开完整的量子动力学和光子统计，我们开发了一个时间自适应变分重整化群方法，准确地捕捉到介观自旋腔系统的Lindbladian动力学。

原子系综的核电子自旋纠缠压缩

Spin squeezing of atomic ensembles via nuclear-electronic spin entanglement

纠缠的许多身体系统最近在各种情况下引起了极大的关注。其中，自旋压缩的原子和离子在精确测量领域引起了人们的兴趣，因为它们可以克服不相关粒子的量子噪声。精确的量子态工程也是量子计算的一种资源，而自旋压缩可以用来产生多体纠缠态。双模自旋压缩系统已经被用于基本的量子通信协议。到目前为止，自旋压缩一直是通过在系综中不同原子之间产生纠缠来实现的。在这封信中，我们第一次证明了通过工程设计每个原子的量子态产生的系综自旋压缩。更具体地说，我们在室温下纠缠$10^{12}$铯原子的核和电子自旋。我们通过对原子态进行量子层析成像来验证纠缠和系综自旋压缩。

超亮光子对在多普勒展宽原子包层中的超辐射发射

Superradiant Emission of Ultra-Bright Photon Pairs in Doppler-Broadened Atomic Ensemble

单光子超辐射由于其在有效收集原子系综中的单光子方面的潜在用途而引起了人们的极大兴趣，明亮窄光子对光源是实现基于光与原子系综相干相互作用的量子通信和量子计算机的关键部件。我们报道了超亮光子对的超辐射发射，每输入功率的符合计数率为64，600 cps/mW，通过热蒸气室中的自发四波混频。在多普勒展宽的梯型原子系统中，近原子速度群的双光子相干性的贡献提高了光子对的产生率。探测到单个光子的概率与光学深度的二次比例关系表明超亮度是由超辐射引起的。此外，首次观察到了原子系综在高光学深度处的单光子超辐射拍频。

两个固态原子系综自发发射光的干涉

Interference of Spontaneous Emission of Light from two Solid-State Atomic Ensembles

本文报道了两个相距较远的固态原子系综在短脉冲激光的相干激发下的自发发射干涉实验。系综是铒离子掺杂到两个铌酸锂晶体与通道波导，这是放置在两个马赫-曾德尔干涉仪的手臂。在激发脉冲之后自发发射的光显示一阶干涉。通过强的集体增强，原子表现为理想的二能级量子系统，并且在光子发射后，在原子系综中没有留下哪条路径的信息。这导致95%的高条纹可见度，这意味着观察到的自发发射是高度相干的。