Laser-driven atom moving in a multimode cavity: strong enhancement of cavity-cooling efficiency
研究了横向相干抽运原子沿高Q腔轴运动的质心运动的腔介导冷却。强耦合到腔场的原子偶极的内部动力学处理的非微扰量子力学模型，而腔的外部运动的影响被描述经典的解析获得的线性摩擦和扩散系数。有效的腔诱导阻尼被发现，这导致稳态温度远低于多普勒限制。我们揭示了一个数学上的对称性的结果在这里和一个类似的系统，而不是原子，腔场泵浦。在简并多模腔中，冷却过程被强烈地增强。在特征冷却时间期间的温度和散射光子的数量都随着动态中所涉及的模式的数量的增加而显着减少。在大模简并条件下，一个冷却时间内的剩余自发发射数可以达到甚至低于单光子的极限。
2002-04-30 quant-ph
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。
2003-06-04 quant-ph
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。
2008-03-18 quant-ph
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）。
2010-11-28 quant-ph
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。
2011-11-21 quant-ph
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。
2011-07-23 quant-ph
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。
2004-03-03 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
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。
2010-11-17 quant-ph
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。
2014-04-16 quant-ph
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。
2011-05-04 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
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
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。
2016-09-20 quant-ph
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。
2011-12-29 quant-ph
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。
2012-11-07 quant-ph
Cavity cooling using ultrafast electrons
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
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。
2025-04-15 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
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。
2003-02-18 quant-ph
Quadratic optomechanical cooling of a cavity-levitated nanosphere
我们报告冷却的质心运动的纳米粒子由于其运动和高精细腔的光场之间的纯二次耦合。由此产生的相互作用引起范德波尔非线性阻尼，这是类似于传统的参数反馈，其中腔提供无源反馈测量。我们的实验表明，像反馈冷却所产生的能量分布是强烈的非热，可以控制的非线性阻尼腔。由于二次耦合在产生深度非经典状态的拟议协议中具有突出的作用，我们的工作代表了在悬浮系统中产生这种状态的第一步。
2020-06-29 quant-ph
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。
2006-03-27 quant-ph
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。
2013-10-15 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
Improvement of Laser Cooling of Ions in a Penning Trap by use of the Axialisation Technique
本文报道了潘宁阱中单个离子和小团离子的轴化和激光冷却的研究。施加到分段环形电极的弱射频信号将磁控管运动耦合到回旋加速器运动，这导致磁控管运动的改进的激光冷却。这使我们能够接近保罗陷阱的捕获条件，但没有任何微动。使用ICCD相机，我们表明，一个单一的离子的运动可以被限制到10 $μ$ m的顺序的尺寸。我们已经测量到增加磁控管冷却速率使用射频光子相关技术。对于某些激光冷却条件，云的质心的磁控管运动增长并稳定在一个大的值。光子-光子相关测量证实，这导致离子在一个小的云中一起围绕陷阱的中心运行。
2003-01-23 quant-ph
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。
2019-11-28 quant-ph
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。
2009-06-19 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
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
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。
2007-08-07 quant-ph
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。
2018-03-01 quant-ph
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。
2000-10-17 quant-ph
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。
2011-05-25 quant-ph
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。
2005-08-01 quant-ph
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。
2017-11-22 quant-ph
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。
2008-03-19 quant-ph
Observation of Collective-Emission-Induced Cooling inside an Optical Cavity
我们报告的集体发射引起的，速度依赖的光力的观察。一个由水平驻波照射的含有3 × 10^6个铯原子的下落样品的三分之一，通过向垂直取向的共焦谐振腔中协同发射光而停止。我们观测到的减速速度高达1500 m/s^2，冷却温度低至7 uK，远低于自由空间多普勒极限。测得的力大大超过了预测的一个单一的二能级原子。
2002-08-15 quant-ph
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。
2018-02-07 quant-ph
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。
2018-09-04 quant-ph
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。
2019-06-03 quant-ph
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。
2019-12-23 quant-ph
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。
2010-03-02 quant-ph
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。
2020-03-03 physics.atom-ph quant-ph
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。
2008-07-23 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
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。
2018-05-01 quant-ph
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。
2013-04-17 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
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。
2007-07-13 quant-ph
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。
2007-04-30 physics.optics quant-ph
Coherent scattering 2D cooling in levitated cavity optomechanics
相干散射（CS）装置提供的强轻物质光机械耦合允许实验实现悬浮纳米颗粒轴向运动的量子基态腔冷却[U. Delić等人，Science 367，892（2020）]。一个有吸引力的里程碑现在是在横向平面中的任何方向上的完全平面内运动的量子2D冷却。通过一个简单的调整的陷阱极化，一个获得两个几乎等效的模式，具有类似的频率$ω_{x}\simω_{y}$和光机械耦合$g_{x}\simeq g_{y}$ -在这个实验配置中，我们确定一个最佳的陷阱椭圆率，纳米球的大小和腔线宽，允许有效的二维冷却。此外，我们发现，二维冷却占领$n_{x}+n_{y}\lesssim1$在中等真空（$10^{-6}$毫巴）是可能的“Goldilocks”区由$\sqrt{κΓ/4}\lesssim g_{x},g_{y}\lesssim|ω_{x}-ω_{y}|\lesssimκ$，其中一个平衡需要抑制暗模式，同时避免远失谐的模式或低cooperativities，和$κ$（$Γ$）是腔衰减率（运动加热率）。考虑到强耦合机制$g_{x},g_{y}\gtrsimκ$，必须考虑$x$、$y$和腔光模式之间的真正的三向杂交，从而导致杂交的亮/暗模式。最后，我们表明，亮/暗模式的悬浮设置有一个简单的几何解释，相关的旋转在横向平面，方向感测的影响。
2021-03-24 quant-ph
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。
2003-02-16 quant-ph
Cavity cooling to the ground state of an ensemble quantum system
我们描述了一种方法，用于初始化一个纯粹的基态的量子比特的合奏，通过应用集体腔冷却技术在每个量子比特的存在下的本地退相噪声。为了解决系综系统的动力学，我们引入了一种耗散微扰理论的方法，该方法将平均哈密顿理论应用于时间耗散相互作用框架中，以找到系统动力学的平均有效微扰子。我们使用SU（4）代数生成器解析求解系综中任意数量量子比特的一阶微扰。我们发现，一阶的有效热弛豫描述了本地$T_1$热弛豫的基态的每个量子比特在系综中的速率等于集体腔冷却耗散率。所提出的技术应该允许并行初始化的高纯度的状态在大型系综量子系统的基础上的固态自旋。
2016-03-01 quant-ph
Qantum theory of optomechanical cooling
本文综述了受驱动光腔辐射压力作用下机械振荡器冷却的量子理论。这种光机装置最近已被用于一系列实验中，由不同的团体冷却机械振荡器（如杠杆）的因子达到$10^{5}$，他们可能很快就会去机械运动的基态。我们强调的重要性，侧边解决制度的基态冷却，腔衰荡率小于机械频率。此外，我们说明了强耦合制度，其中的冷却速率超过腔衰荡率和驱动腔共振和机械振荡杂交。
2008-03-07 quant-ph
Ground state cooling and high-fidelity quantum transduction via parametrically-driven bad-cavity optomechanics
光机械耦合涉及分束器和双模压缩类型的相互作用。虽然前者是许多应用的基础，但后者会产生不必要的激励，并且通常是有害的。在这项工作中，我们提出了一个简单但功能强大的方法，基于腔参数驱动，以抑制不必要的激励，不需要工作与深边带分辨腔。我们的方法是基于一个简单的观察：由于光机械双模压缩相互作用和腔参量驱动诱导相关的光子浴模式的压缩变换，它们可以相互抵消。我们说明了我们的方法可以冷却的机械振荡器低于量子反作用限制，并显着抑制边带未分辨光机械传感器的输出噪声。
2020-03-14 quant-ph
