Non-secular polariton leakage and dark-state protection in hybrid plasmonic cavities
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
研究探讨了等离子体腔体中非世俗极子泄漏和暗态保护机制，提出了一种考虑辐射和吸收损失的主方程，用于描述非世俗干涉效应，并提供了基于极子分裂与库容线宽比的设计准则。
2026-01-29 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Polaritons under Extensive Disordered Molecular Rotation in Optical Cavities
本文通过理论模拟研究含百万分子光学腔中分子转动和能级无序对极化激元形成、光谱及能量分布的影响，为大规模腔系统中分子-光子耦合提供理论指导。
2024-02-21 physics.chem-ph physics.optics quant-ph
Spoof polariton enhanced modal density of states in planar nanostructured metallic cavities
纳米结构金属表面上的欺骗表面模式已知具有依赖于周期性图案的几何特征的可定制的色散。在这里，我们研究欺骗等离子体激元色散的隔离光栅和光栅平面镜腔配置。利用散射矩阵方法得到了腔中的欺骗极化激元色散，并引入了相关的微分模态密度，得到了模式色散并对腔极化激元模式进行了分类。光栅镜腔几何形状是平面接地平面上方的周期性纳米结构金属的示例。这里讨论的属性是相关的应用范围从薄的电磁完美吸收近场辐射传热。
2014-05-16 physics.optics quant-ph
Polaritonic Coupled Cluster Theory for Unpolarized Cavities Exploiting Point Group Symmetry
本文推广 QED-CC 波函数拟设，显式纳入两个垂直偏振腔模并利用点群对称性指认和靶向计算极化激元激发态，揭示非偏振腔中分子复杂的避免交叉图景。
2025-07-25 quant-ph
Manipulating Core-Excitations in Molecules by X-ray Cavities
不同原子上的核心激发是高度局域化的，因此是去耦的。通过将分子置于X射线腔中，核心跃迁通过腔光子的交换而耦合，并形成称为核心极化激元的离域混合光物质激发。我们证明了1，1-二氟乙烯中两个不等价碳原子的这些效应。预测了X射线吸收、双光子吸收和多维四波混频信号中的极化子特征。
2021-01-06 quant-ph
Bose-Hubbard dynamics of polaritons in a chain of circuit QED cavities
我们研究了一个超导带状线谐振器链，每个谐振器与一个transmon量子比特相互作用，电容耦合成一排。我们表明，这个系统的动力学可以描述的玻色哈伯德哈密顿与吸引力的相互作用的极化激元，光子和量子比特的激发叠加。我们设想的这种设置构成了第一个平台之一，其中实验研究强相互作用极化激元链所需的所有技术组件都已经实现。通过用微波源驱动第一带状线谐振器并检测最后一个带状线谐振器的输出场，可以在受驱动耗散状态下光谱地探测系统的性质。我们计算了最后一个可以通过输出场测量的腔的稳态极化激元密度和密度-密度关联$g^{(2)}$。我们的研究结果显示，从一个相干的量子场的比现场相互作用的驱动强度的增加。
2010-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Transfer of a Polaritonic Qubit through a Coupled Cavity Array
我们展示了一个方案的耦合腔阵列的两端之间的量子通信。每个腔掺杂有单个两能级系统（原子或量子点），并且适当地调谐原子能级间隔和光子频率的失谐以实现阵列中的光子阻挡。我们表明，在这样的制度，阵列可以模拟双轨量子态传输协议的量子信息在接收腔的到来是通过荧光测量预示。在连接的腔的网络的任何一对腔之间也可以进行通信。
2007-04-09 quant-ph
Exploring the Nature of High-Order Cavity Polaritons under the Coupling-Decoupling Transition
该研究通过实验验证多纵模腔中强耦合的两种机制随腔厚的转变，结合多种光谱技术揭示其光谱响应、上极化激元发射及超快动力学的变化规律。
2023-07-16 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Hidden nonlinear optical susceptibilities in linear polaritonic spectra
本文推导了分子极化激元线性光谱的一般表达式，揭示了由真空介导的拉曼过程引起的有限尺寸量子修正，并证明这些非线性效应在低Q腔中被抑制但在高Q单模腔中显现。
2024-11-16 cond-mat.other physics.chem-ph physics.optics
Quantum Beatings in Optical Cavities
本文研究光学腔中腔极化激元的相干动力学，指出 Dicke 或 Pauli-Fierz 模型的反旋转波项会在高激发流形产生包络 Rabi 振荡的共振拍频。
2025-07-25 physics.chem-ph quant-ph
Molecular Electron Transfer in Optical Cavities: From Excitonic to Vibronic Polaritons
Kyoto University（京都大学）；Hokkaido University（北海道大学）
本文通过HEOM方法研究光学腔耦合分子中的电子转移动力学，揭示极子形成中的共振和集体效应，并展示强耦合下电子转移速率饱和特性，揭示了量子干涉对转移速率的影响。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Tunneling-assisted optical information storage with lattice polariton solitons in cavity-QED arrays
考虑两个能级介质中的弱耦合纳米腔阵列，我们揭示了各种动力学制度，如扩散，自陷，孤立子，呼吸子的波包中存在的光子隧穿过程中的下一个最近的腔。我们的注意力集中在低支（LB）亮极化激元孤子的形成，由于两体极化激元-极化激元散射过程。当失谐频率被精确控制时，低支晶格极化激元局域态，即，即在类光子状态和类物质状态之间演化的孤子和呼吸子，被示出作为用于光学信息的空间分布存储和检索的载体。
2013-12-09 cond-mat.mes-hall quant-ph
Semiclassical Truncated-Wigner-Approximation Theory of Molecular Exciton-Polariton Dynamics in Optical Cavities
本文提出基于截断维格纳近似的半经典理论，用于研究光学腔中分子激子-极化激元动力学，扩展至电子相干和振动耦合，并揭示强耦合下的动态极化子退耦效应。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Semiclassical truncated-Wigner-approximation theory of molecular-vibration-polariton dynamics in optical cavities
本文基于截断维格纳近似（TWA）开发了适用于大型分子系统的分子振动极化动力学半经典理论，该理论可捕获光子量子特性，并在超强耦合下验证了多分子系统中极化对核动力学的集体与共振效应。
2024-01-22 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Scattering resonances and bound states for strongly interacting Rydberg polaritons
我们提供了一个理论框架，描述慢光极化激元通过原子里德伯态相互作用。我们用图解法解析地导出了两个极化激元的散射性质。我们确定参数制度，极化激元极化激元相互作用是排斥的。此外，在制度的吸引力的相互作用，我们确定多个双极化激元束缚态，计算它们的色散，并研究由此产生的散射共振。最后，两粒子散射性质使我们能够推导出有效的低能多体哈密顿量。该理论平台适用于正在进行的实验。
2014-02-28 physics.atom-ph quant-ph
Photon momentum and optical forces in cavities
在过去的一个世纪里，物质介质中的电磁场动量一直在亚伯拉罕-闵可夫斯基争论中争论，因为有令人信服的论据支持亚伯拉罕和闵可夫斯基形式的光子动量。本文研究了在动态场和稳态场情况下腔结构中的光子动量和光力。在单光子传输过程的描述中，我们采用了场动力学单光子理论。我们的模型表明，在介质中，光子与诱导原子偶极耦合，形成具有闵可夫斯基形式动量的极化激元准粒子。亚伯拉罕动量可以与耦合极化激元态的电磁场部分相关联。与闵可夫斯基动量的极化激元服从均匀的质心的能量运动，以前被解释为只支持亚伯拉罕动量。在描述稳态非平衡场分布时，我们使用最近发展的量子化涨落电动力学（QFED）形式主义。虽然允许干涉结构中的光传播和量子场波动的详细研究，但我们的方法也为模拟纳米器件中的光能传递和热平衡的形成以及研究光机械器件中的电磁力提供了实用的工具。
2017-07-14 quant-ph
Theory of Nanoscale Organic Cavities: The Essential Role of Vibration-Photon Dressed States
有机分子和分子聚集体与强烈限制在纳米尺度体积内的光学腔体内的电磁场的相互作用，允许在室温下观察光-物质相互作用的奇异量子机制，用于各种各样的腔材料和几何形状。理解这种有机腔的普遍特征对理论建模来说是一个重大挑战，因为实验表明，这些系统的特点是相干和耗散过程之间的复杂竞争，涉及纠缠的核，电子和光子自由度。在这篇综述中，我们讨论了一个新的理论框架，可以成功地描述强光-物质耦合下的有机腔。该理论结合了化学物理和量子光学中的标准概念，提供了一个与现有实验完全一致的振动有机极化激元的微观描述，但与有机极化激元的常见观点有很大不同。我们表明，通过引入一类新的振动极化激元波函数的光子组件，是穿着分子内振动，新的理论可以提供一个一致的解决方案，一些长期存在的难题在有机腔光致发光的解释。在这篇评论中，我们面对的光谱观测模型的预测，并描述的条件下，该理论减少到以前的方法。最后，我们讨论了可能的扩展理论，以占现实的复杂性，如空间不均匀性和多模式性质的封闭电磁场的有机腔。
2017-07-10 cond-mat.mes-hall physics.chem-ph quant-ph
Many-body physics of Rydberg dark-state polaritons in the strongly interacting regime
在电磁感应透明（EIT）条件下，光与原子的里德伯态耦合导致形成强相互作用的准粒子，称为里德伯极化激元。我们推导出一个一维模型，描述这些极化激元的时间演化的傍轴传播条件下，我们验证了数值双激发模拟。我们确定的条件允许由一个有效的哈密顿量的单物种极化激元的描述，并计算基态的相关性通过使用的密度矩阵重整化群（DMRG）。在典型的稳态慢光EIT条件下，很难达到相互作用能主导动能的强相互作用状态。我们表明，通过采用控制场的时间依赖性的制度，强相互作用可以达到的极化激元达到准结晶秩序。我们分析的动力学和产生的相关性的平移不变系统的时间相关的Luttinger液体理论和精确的少粒子模拟，并解决非绝热校正和初始激发的影响。
2015-06-23 quant-ph
A polaritonic two-component Bose-Hubbard model
研究表明，在强原子-光子耦合的相互作用微腔阵列中，极化激元可以形成双分量玻色-哈伯德模型。因此，两种极化激元物质都被保护免受自发发射的影响，因为它们的原子部分被存储在原子的两个基态中。有效模型的参数可以通过外部激光器的驱动强度来调整。我们还描述了一种方法来测量的数量统计在一个腔中的每个极化激元物种独立。
2007-06-15 cond-mat.str-el quant-ph
Interaction-induced hopping phase in driven-dissipative coupled photonic microcavities
玻色-哈伯德模型（BHM）的本质是玻色子在不同位置之间的跳跃和相互作用。受光晶格中原子的BHM模拟器成功的启发，出现了在耦合非线性腔中实现光子BHM的建议。两个耦合的半导体微腔构成了一个模型系统，激子极化激元的跳跃，相互作用和衰减-混合轻物质准粒子-可以结合选址相干驱动来实现驱动耗散双位光学BHM。在这里，我们探讨在这个系统中的干扰和非线性的相互作用，在一个政权，在相同的驾驶条件下，可以观察到三个不同的密度分布。我们演示了如何通过有效的极化激元-极化激元相互作用来控制腔之间的极化激元跳跃所获得的相位。我们的结果为二维多腔系统中极化激元的密度相关规范场的合成开辟了新的前景。
2016-02-23 physics.optics quant-ph
Master equation approach for interacting slow- and stationary-light polaritons
提出了一种描述相干驱动原子介质中暗态极化激元的主方程方法。这种技术提供了一个描述的光-物质相互作用的条件下的电磁感应透明（EIT）是非常适合的治疗极化激元损失。主方程的方法使我们能够描述一般的极化激元极化激元相互作用，可能是保守的，耗散或两者的混合。特别是，它使我们能够研究耗散引起的相关性作为一种手段，用于创建强相关极化激元系统。我们的技术揭示了迄今为止尚未讨论的定态光极化激元的损耗机制。我们发现非简并基态的能级结构中的极化激元损耗可以是简并基态的能级结构中的极化激元损耗的倍数。
2010-09-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Quantum phase transitions with Photons and Polaritons
我们表明，一个系统的极化激元-结合原子和光子的激发-在一个阵列的耦合腔，根据通常认为在电磁感应透明的实验装置，描述的玻色-哈伯德模型。这开辟了使用该系统作为量子模拟器的可能性，允许观察量子相变和测量局部属性，如单点可观测值。所提出的设置的所有基本构件已经通过实验实现，表明其在不久的将来实现的可行性。
2007-01-31 quant-ph
Few-body quantum physics with strongly interacting Rydberg polaritons
我们提出了我们最近论文的扩展[Bienias等人，Phys. Rev. A 90，053804（2014）]，其中我们证明了两个Rydberg极化激元的散射性质和束缚态结构，以及有效低能多体哈密顿量的推导。在这里，我们推导出一个微观哈密顿描述的传播里德伯慢光极化激元在一维。我们描述了可能的退相干过程中的主方程的方法，并推导出运动方程的薛定谔图片通过使用一个有效的非厄米哈密顿。我们举例说明图解方法上的两个例子：首先，我们显示了一个单一的极化激元在外部潜在的费曼图的精确求和的解决方案。其次，我们精确地求解了弱相互作用下的两体问题。
2016-08-04 physics.atom-ph quant-ph
A Weakly-Interacting Many-Body System of Rydberg Polaritons Based on Electromagnetically Induced Transparency
基于电磁感应透明效应，我们提出利用具有高光学深度（OD）和低主量子数里德堡态（$n$）的介质来建立弱相互作用的里德堡极化激元多体系统.实验验证了平均场方法对弱相互作用里德伯极化激元的计算，并观察到了由偶极-偶极相互作用（DDI）引起的相移和衰减。DDI引起的相移或衰减可以看作是里德伯极化激元之间的弹性或非弹性碰撞的结果。利用一个弱相互作用系统，我们进一步观察到，较大的DDI强度使系统出口处的Rydberg极化激元动量分布宽度明显小于入口处的Rydberg极化激元动量分布宽度.在这项研究中，我们采取了$n =32$和原子（或极化激元）密度为5 $\times10^{10}$（或2 $\times10^{9}$）cm $^{-3}$。观测结果表明，弹性碰撞足以驱动这个弱相互作用多体系统的热化过程。高OD EIT介质产生的$μ$ s-长相互作用时间和DDI产生的$μ$ m $^2$ -尺寸碰撞截面的结合为里德伯极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚提供了一个新的可行的平台.
2021-05-25 physics.atom-ph quant-ph
Cavity quantum-electrodynamical polaritonically enhanced electron-phonon coupling and its influence on superconductivity
迄今为止，激光对固体的控制主要是在泵浦-探测框架中的强经典非线性光-物质耦合的背景下讨论的。在这里，我们提出了一个量子电动力学的设置，以解决耦合的低维量子材料量子腔中的量子化电磁场。利用一个描述FeSe/SrTiO $_3$电子-声子长程前向散射的原型模型系统，我们研究了在材料的二维界面处声子极化激元的形成如何改变Migdal-Eliashberg模拟中的有效耦合和超导性质。我们发现，通过高度极化的偶极声子，大的腔增强的电子-声子耦合是可能的，但超导性没有增强的前向散射配对机制，由于耦合增强和模式软化之间的相互作用。耦合和模式频率的临界温度的依赖关系的分析表明，腔增强超导性是可能的更传统的短程配对机制。我们的研究结果表明，量子腔使工程的基本耦合在固体铺平了道路，以前所未有的控制材料的性能。
2018-06-28 cond-mat.supr-con quant-ph
Solitons in interacting Dicke models of coupled cavities with two-level systems
我们考虑耦合光学腔阵列，每个包含一个多原子系综。我们表明，在每个合奏耦合到各自的腔场的原子的合作动力学中固有的非线性允许孤波的形成。这种预测可以在最先进的半导体光子晶体微腔嵌入杂质进行测试。
2007-07-05 quant-ph
Photonic Crystal Cavities from Hexagonal Boron Nitride
可扩展的量子光子技术的发展需要在芯片上集成诸如具有非经典光源的光子晶体腔和波导的组件。最近，六方氮化硼（hBN）已成为一个有前途的平台，纳米光子学，双曲声子极化激元和光学稳定，超亮量子发射器的报告。然而，在可扩展的片上纳米光子电路、量子信息处理和腔量子电动力学（QED）实验中利用hBN需要用于制造单片光学谐振器的稳健技术。在这封信中，我们设计和工程高品质的光子晶体腔从hBN。我们采用两种方法的基础上的聚焦离子束方法和微创电子束诱导蚀刻（EBIE）技术，制造悬浮的二维（2D）和一维（1D）的腔质量（Q）因子超过2000。随后，我们通过直接写入、单步EBIE展示了单个腔的确定性、迭代调谐，而不会显着降低Q因子。由hBN制成的可调谐高Q腔的展示是基于范德华材料的纳米光子学的前所未有的进步。我们的研究结果和hBN处理方法为固态系统开辟了有前途的新途径，可应用于集成量子光子学，极化激元学和腔QED实验。
2018-01-13 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Strongly localized polaritons in an array of trapped two-level atoms interacting with a light field
我们提出了一种新型的空间周期性结构，即极化激元晶体（PolC），观察由于耦合原子场态（极化激元）在晶格中的“慢”/“停止”光现象。在紧束缚近似下，该系统实现了一个弱耦合囚禁的二分量原子系综阵列与隧道耦合一维腔阵列中光场的相互作用。我们证明了在强耦合条件下，发生了向超流Bardeen-Cooper-Schrieffer态的相变，即所谓的（BCS）型低支极化激元态。这样的转变导致在非零频率下原子介质的宏观极化的出现。主要结果是极化激元的群速度基本上取决于系统的序参量，即取决于腔阵列中的平均光子数。
2010-05-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Entangled Polariton States in the Visible and Mid-Infrared Spectral Ranges
本文提出利用光机械相互作用替代极化激元非线性，在室温下通过双共振强激子-声子耦合产生纠缠极化激元，实现中红外预告式单光子发射。
2025-10-15 quant-ph
Two-component Bose-Hubbard model in an array of cavity polaritons
提出了一种利用光腔阵列中的极化激元实现扩展的二分量玻色-哈伯德模型的方案。除了密度相关的相互作用，该模型还包含极化激元的两个组件之间的非线性耦合项。利用平均场计算，我们得到的相图，显示这些条款如何影响之间的过渡莫特绝缘体和超流相。此外，我们采用微扰方法和精确对角化方法来获得更多的见解的相图。
2015-05-08 cond-mat.str-el quant-ph
Supermode-Density-Wave-Polariton Condensation
相变，其中多体系统的可观察性质不连续地改变，可以发生在开放和封闭系统中。超冷原子提供了一个示范性的模型系统，以证明封闭系统相变的物理，证实了许多理论模型和结果。我们对量子系统中的耗散相变的理解还不太发达，探测这种物理的实验更是如此。通过将冷原子置于光学腔中，诱导光与原子激发态之间的强耦合，人们可以在实验上研究开放量子系统的相变。在这里，我们观察和研究了一种新的形式的非平衡相变，凝聚的超模密度波极化激元。这些极化激元由腔光子耦合到量子气体的原子密度波的混合“超模”形成。因为腔支持多光子空间模式，并且因为物质-光耦合可以与这些模式的能量分裂相媲美，所以在凝聚时，超模极化激元的组成被物质-光耦合改变。这些结果，发现在少模简并腔制度，证明了完全多模腔表现出超越平均场论的物理潜力。这样的系统将提供实验访问驱动耗散量子系统中的非平凡相变，以及使新的非平衡自旋玻璃和神经形态计算的研究。
2016-06-13 cond-mat.quant-gas quant-ph
Phase diagram of a QED-cavity array coupled via a N-type level scheme
我们研究了一维QED腔阵列的零温相图，其中除了单光子跳跃外，相邻腔之间的额外耦合由N型四能级系统介导。通过改变各种耦合的相对强度，阵列显示出各种量子相，包括极化激元莫特绝缘体，密度波和超流相。我们的结果是通过密度矩阵重整化群计算得到的。通过对极化激元能隙的分析以及对两点关联函数的研究，得到了该体系的相图。
2015-03-11 quant-ph
Coupling slot-waveguide cavities for large-scale quantum optical devices
通过提供显著小于立方波长的有效模体积，槽波导腔提供了一条新的进入可见光区的强原子-光子耦合的道路。在这里，我们探讨了二维阵列的耦合槽腔的基础设计的新型量子仿真器和极化激子量子相变设备。具体来说，我们调查的横向耦合特性的钻石空气和GaP空气槽波导使用数值辅助耦合模理论，和纵向耦合特性通过分布式布拉格反射器使用模式传播模拟。我们发现，槽波导腔的法布里-珀罗安排可以耦合和有效地处理与紧束缚描述，是一个合适的平台，实现Jaynes-Cummings-Hubbard物理。
2010-11-26 quant-ph
Photonic Chern insulators from two-dimensional atomic lattices interacting with a single surface plasmon polariton
我们研究了二维原子晶格在表面等离子体激元模单次激发下的极化激元能带结构。通过原子到不同角动量的激发态的共振跃迁，我们证明了实现不同陈数拓扑能隙的可能性。我们采用的计算方法的基础上，最近提出的狄利克雷-诺依曼（DtN）映射技术，准确地模拟非马尔可夫动力学以及涉及高阶电和磁多极过渡的相互作用。我们设计了拓扑鲁棒的边缘态，用于实现单光子的单向发射和非互易传输。我们还指出了在这样的系统中实现具有较高陈数的频带的挑战。
2021-01-22 physics.optics quant-ph
Quantum open system description of a hybrid plasmonic cavity
Politecnico di Torino（都灵理工大学）
本文提出统一框架描述损耗等离子体腔的量子开放系统，通过Dyson方程处理相干动力学、弛豫、去相位和不可逆吸收，建立自洽的耗散极子动力学模型，适用于响应光谱和耗散工程。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Sub-Poissonian statistics of Rydberg-interacting dark-state polaritons
在量子水平上连接光和物质是现代原子和光学物理学的核心，并使涉及操纵单光子和原子的新量子技术成为可能。一个典型的原子-光界面是电磁感应透明，其中量子干涉产生光子和原子的混合态，称为暗态极化激元。我们已经观察到个别的暗态极化激元，因为他们通过一个超冷原子气体涉及里德堡态传播。里德伯原子之间的强长程相互作用对暗态极化激元产生了有效的相互作用阻断，导致了较大的光学非线性和修正的极化激元数统计.观测到的统计涨落远低于量子噪声极限，表明由强相互作用修改的光子关联对里德伯原子统计有显著的反作用。
2013-05-15 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Ab-Initio Vibro-Polaritonic Spectra in Strongly Coupled Cavity-Molecule Systems
本研究针对腔-分子强耦合体系的振动极化子光谱计算问题，提出基于腔玻恩-奥本海默哈特里-福克近似的从头算半经典方法，经全量子模拟验证可复现光谱关键特征，为相关体系优化与动力学模拟提供支撑。
2023-10-03 quant-ph
Mean field theory of weakly-interacting Rydberg polaritons in the EIT system based on the nearest-neighbor distribution
电磁感应透明（EIT）效应中的高光学非线性和里德伯态原子间的强电偶极-偶极相互作用（DDI）的结合在量子信息处理和多体物理中有着重要的应用。人们可以利用强相互作用机制中的Rydberg-EIT系统来介导光子-光子相互作用或量子比特-量子比特操作。在弱相互作用下，我们也可以利用Rydberg-EIT系统来研究Rydberg极化激元的玻色-爱因斯坦凝聚。现有的理论模型大多是针对强相互作用的情形。在这里，我们考虑弱相互作用制度，并开发一个平均场模型的基础上最近邻分布。利用平均场模型，我们进一步导出了输出探测场的衰减系数和相移的解析公式。在弱相互作用区，计算结果与实验数据吻合较好，验证了模型的正确性。由于DDI引起的相移和衰减可以看作是粒子间弹性碰撞和非弹性碰撞的结果，这项工作提供了一个非常有用的工具，构思有关的想法EIT系统的弱相互作用里德伯极化激元，并评估实验的可行性。
2020-09-11 physics.atom-ph quant-ph
Implementing universal quantum gates in coupled cavities
我们研究了耦合腔与两能级系统相互作用的线性阵列，并展示了如何在这个系统中从每个站点的长寿命原子光子激发（极化激元）构建可单独寻址的量子比特。我们推导出系统的动力学，并表明，所描述的XY哈密顿。我们继续展示如何实现非本地量子门，并表明，结合个人寻址的固有能力，通用的量子计算是可能的，在这个系统中。最后，我们讨论了实验实施的前景，使用各种技术涉及掺杂剂的原子，量子点或库珀对盒。
2007-07-26 quant-ph
Exciton-polaritons and exciton localization from a first-principles interacting Green's function formalism
提出基于 BSE 的从头算相互作用 Green 函数框架，以动力学电子–空穴交换作用描述激子–极化激元，并在多种材料中验证其局域化、偶极矩增强及色散预测能力。
2025-03-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Coherent polariton dynamics in coupled highly-dissipative cavity quantum electrodynamics
光与物质在单光子和电子量子比特水平上的相干相互作用为非经典信息处理提供了巨大的潜力。针对提高腔的品质因数的努力，在这里，我们证明了强非谐性的极化子修饰状态通过暗态共振在一个高耗散腔。结果表明，当光子场耦合到辅助高$Q$腔中时，即使玻色子衰变与相互作用的速率比超过$10^{2}$，腔中单个量子发射体也会发生真空拉比振荡.此外，在这种高耗散的腔量子电动力学系统中，可以观察到光子阻塞现象。该研究为克服退相干和提高极化激元量子比特的相干操作提供了一个很有前途的平台。
2014-05-14 physics.optics quant-ph
Quantum phase transitions for two coupled sites with dipole-coupled effective Jaynes-Cummings model
研究了由两个耦合腔组成的系统的基态性质，其中每个腔中含有一对偶极耦合的二能级原子。讨论了三种极限共振、大的正失谐和负失谐的情形，揭示了四种类型的基态。然后通过选取三个不同的“序参量“绘制了基态相图。我们发现由失谐量和偶极耦合强度共同作用决定的相空间可分为四个区域。这与一般的玻色-哈伯德模型不同，在双位耦合腔系统中，呈现出更丰富的物理过程。也就是说，绝缘体区域可以是极化激元的或原子的，并且超流区域本质上可以是极化激元的或光子的。
2011-05-09 quant-ph
Entangling cavity-magnon polaritons by interacting with phonons
本文提出通过磁致伸缩引入声子与磁子模式色散耦合，利用声子散射驱动场的边带共振及模式比例优化，实现两个腔-磁子极化激元间的稳态纠缠，为微波量子信息处理和量子计量学提供宏观量子态及频率纠缠光子。
2025-03-21 cond-mat.mes-hall physics.optics physics.plasm-ph
Quantum Optics in Dispersive and Absorptive Media
利用把光子和激子都看作微观自由度的微观模型，我们讨论了两种情况下的极化激元：一种是激子参数随时间变化的情况。时间依赖性导致从“假真空”中产生极化激元。“我们提出了下支和上支极化激元的产生谱。结果表明，无论是创造间隔还是创造效率都与以往的研究结果有很大的不同。另一种是吸收腔和非均匀腔中的极化激元。在这样的系统中，极化激元不能被看作是光子态和激子态之间的来回振荡。
1998-04-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Fock space localization of polaritons in the Jaynes-Cummings dimer model
提出了一种研究Jaynes-Cummings二聚体模型半经典动力学的新方法，该模型描述了两个耦合腔，每个腔包含一个二能级系统（量子比特）。我们发展了一个Fock空间WKB的方法在极化激元的基础上，每个网站被严格对待，而网站间的极化激元跳跃处理半经典。我们证明了自陷态可以看作是Fock空间局域态。我们发现，这幅图产生正确的临界值的相互作用强度在离域-本地化过渡发生。此外，我们的WKB方法的有效性得到了支持，表明量子谱可以从一组玻尔-索末菲量子化条件，并确认量子本征态是一致的经典轨道运动的极化激元带图片。我们的方法的基本思想是相当普遍的，可以应用到其他相互作用的自旋玻色子模型。
2016-01-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas quant-ph
Universal pair-polaritons in a strongly interacting Fermi gas
腔量子电动力学（QED）操纵光与物质的耦合，并允许多个发射器与一个光模式相干耦合。然而，即使是在多体系统中，光-物质耦合机制也仅限于一体过程。利用腔QED对复杂的多体系统进行量子模拟，迄今为止依赖于多光子过程，将光-物质相互作用缩小到多体问题的低能量和慢时间尺度。在这里，我们报告的腔QED实验中使用的分子跃迁在强相互作用的费米气体，直接耦合腔光子对原子。强光-物质和强粒子间相互作用的相互作用导致了很好分辨的对极化激元，即相干混合光子、原子对和分子的混合激发。对极化激元光谱对原子间相互作用的依赖是普遍的，独立于所使用的过渡，展示了在基态和光谱中的对相关之间的直接映射。这代表着多体效应在能量上放大了两个数量级。在色散制度，它使快速，最小的破坏性测量对相关性，并开辟了道路，他们的测量在量子极限和他们的相干操纵使用动态的，量化的光场。
2021-03-03 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Thermalization rate of polaritons in strongly-coupled molecular systems
本研究建立强耦合分子系统中极化激元热化的微观理论，通过激子-振动耦合计算温度相关热化速率，解释低温热化瓶颈，为极化激元凝聚实验提供指导。
2024-03-01 cond-mat.quant-gas quant-ph
Resonant Tunneling Diodes Strongly Coupled to the Cavity Field
我们展示了嵌入在双金属腔中的谐振调谐二极管，与腔场强耦合，同时保持其电子特性。我们测量的极化激元色散，并找到一个相对真空拉比分裂为16%，这明确符合强耦合制度。此外，我们表明，电子输运有一个显着的影响，通过调制耦合强度的极化激元。电子输运和极化激子物理在我们的器件中的融合开辟了腔量子电动力学和集成光子学的新方面。
2020-04-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Solitons in cavity-QED arrays containing interacting qubits
我们揭示了弱耦合光腔阵列中极化子孤子解的存在性，每个光腔都包含一个相互作用的量子比特系综。在连续极限下，考虑腔场耗散和量子比特退相的影响，导出了一个有效的复Ginzburg-Landau方程。我们已经表明，诱导的非线性增强可以实现两个数量级的负相互作用强度，这意味着一个大的负量子位场失谐以及。亮孤子被发现支持扰动下，只有在上（光学）分支的极化激元，相应的群速度是通过调整相互作用强度控制。借助孤子微扰理论，我们还证明了扩散过程对这些极化激元孤子的群速度有抑制作用。
2012-07-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Deep quantum Monte Carlo approach for polaritonic chemistry
提出深度学习变分量子蒙特卡洛方法，求解光学腔中分子的电子-光子薛定谔方程，扩展神经网络波函数拟设描述费米子-玻色子系统，并在氢分子计算中验证了方法的有效性。
2025-03-19 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
The rise and fall of patterns in driven-dissipative Rydberg polaritons
研究驱动-耗散 Rydberg 极化激元系统中的非平衡动力学，揭示了调制不稳定性引发微米级密度模式的形成与坍塌机制，并给出了非相干泵浦下形成稳定模式的条件。
2023-11-25 cond-mat.quant-gas nlin.PS quant-ph
