Arrays of waveguide-coupled optical cavities that interact strongly with atoms
我们描述了一个现实的计划耦合原子或其他量子发射器与耦合光学腔阵列。我们考虑耦合到发射器的开放法布里-珀罗微腔。我们的核心创新是将微腔连接到波导谐振器，这些谐振器又在光子芯片上彼此渐逝耦合，形成耦合腔链。在本文中，我们描述的组件，它们的技术限制和需要通过实验确定的因素。这为实现量子压缩和受控量子动力学的两种可能实验的详细理论分析提供了基础。最后，我们将概述一些更高级的应用程序。
2011-09-05 quant-ph
Effective Equilibrium Theory of Quantum Light-Matter Interaction in Cavities: Extended Systems and the Long Wavelength Approximation
本文在长波极限下为腔中低维晶体推导了非微扰有效理论，将多模腔场约化为有限模式体积的单模，避免了自由空间耦合重复计算，提供了现实的哈密顿量级框架。
2025-04-24 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dissipative structures in optomechanical cavities
由于对多模光机械器件的特性越来越感兴趣，本文研究了一个大面积光腔的驱动模与可变形机械元件耦合的系统。两种不同的模型自然出现在这样的情况下，我们预测的周期性图案，局域结构（腔孤子），和畴壁，以及其他复杂的非线性现象的形成。此外，我们提出了一个现实的设计内腔膜的基础上，我们的模型可以进行实验研究。除了它的相关领域的非线性光学，这里提出的结果是一个必要的一步，了解量子特性的光机系统在多模制度的光学和机械自由度。
2015-06-21 nlin.PS physics.optics quant-ph
Surpassing the Classical Limit in Magic Square Game with Distant Quantum Dots Coupled to Optical Cavities
量子技术的出现正在加剧关于量子霸权的辩论，通常集中在现实环境中纸质算法的可行性上，因为量子系统容易受到无数噪声源的影响。在这种情况下，量子力学资源理论上可以胜过经典资源的量子伪心灵感应游戏的一个有趣例子是幻方游戏（MSG），其中两名玩家与裁判比赛。然而，由于噪声，玩家的单位获胜概率可以下降到远低于经典极限。在这里，我们提出了一个及时的和前所未有的实验装置，用于量子计算与量子点内的光学腔，以及辅助光子实现遥远的点之间的相互作用，以实现MSG。考虑到我们的设置的各种物理缺陷，我们首先表明，MSG可以实现与当前的技术，在现实条件下优于经典的资源。接下来，我们展示了我们的工作产生了一个新版本的游戏。也就是说，如果裁判掌握了球员的身体意识和策略信息，他就可以通过过滤随机性来偏向比赛，增加他的获胜概率。我们相信我们的工作不仅有助于量子博弈论，而且有助于量子点的量子计算。
2020-11-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Interfering with decay of a single photon in microwave cavities through single photon quantum non-demolition scheme
在Nogues及其同事最近开发的实验装置中，微波腔中单个光子的衰变被与共振二能级原子的相互作用所延迟[见G. Nogues，A. Rauschenbeutel，S. Osnaghi，M. J. M.布伦Raimond和S. Haroche，Nature vol 400，239（1999）]。该效应可以解释为光子从腔中暂时移除，从而保护其免受腔耦合的环境的影响。现实的参数导致显着增加的生存概率的光子随后的监测相互作用。
2001-05-01 quant-ph
Control, competition and coexistence of effective magnetic orders by interactions in Bose-Einstein condensates with high-Q cavities
Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）
研究通过高Q腔体中BEC的相互作用控制有效自旋BEC的磁序配置，展示通过调整光场几何和相互作用实现磁序竞争与相分离动态，为磁材料模拟提供可控参数的实验平台。
2025-05-26 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Fabrication of Sawfish photonic crystal cavities in bulk diamond
本文展示了在块体金刚石中制备锯鳐光子晶体腔的工艺，该腔有望将发射速率提高46倍并以88%效率耦合光子至单模光纤，实验测得Q因子高达3825且谐振偏差仅约1%，证明该设计对制造缺陷具有鲁棒性。
2023-11-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Steady-state entanglement activation in optomechanical cavities
量子不和谐和一些相关的指标，目前正在提高无情的兴趣，作为一个新的范式，非经典相关超越纠缠。除了基本的方面，各种研究表明，不和谐是量子信息处理中一种宝贵的资源，但迄今为止还没有被探索。沿着这条线，一个相当引人注目的方案是{纠缠激活}。多体系统中两个分离的部分之间的初始不和谐会影响动力学，从而在两部分之间建立纠缠，否则不会出现这种情况。迄今为止，这种过程被证明只能动态地实现，即，在存在噪声的情况下不能保证稳定的纠缠吞吐量。在这里，我们发现了一个{ \it discord-activated机制产生稳态纠缠}生产在一个现实的连续变量设置。这包括两个耦合的光学机械腔，其中光学模式（OM）通过光纤进行通信。我们首先使用一个简化的模型来突出创建的稳态不和谐的OM之间。我们接下来表明，这种不和谐提高了系统中可达到的静态光机械纠缠的水平，使其对温度和热噪声更鲁棒。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Hybrid quantum device based on NV centers in diamond nanomechanical resonators plus superconducting waveguide cavities
我们提出并分析了一种混合器件，它是将一个具有单个内建氮空位（NV）中心自旋的微尺度金刚石梁集成到超导共面波导（CPW）腔中。我们发现在交流电场作用下，金刚石光束的量子化运动可以通过介质相互作用与单腔光子发生强耦合。与经由大磁场梯度的强自旋-运动相互作用一起，它提供了一种混合量子器件，其中金刚石谐振器可以强耦合到单个微波腔光子和单个NV中心自旋。这使得通过机械暗极化激元的NV自旋和CPW腔之间的相干信息传输和有效耦合成为可能。这种混合自旋机电装置，与外部场的可调谐耦合，提供了一个现实的平台，实现量子信息与单NV自旋，金刚石机械谐振器，和单微波光子。
2015-09-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
A quantum optics approach to photoinduced electron transfer in cavities
我们研究了一个简单的模型的情况下，许多施主-受主对集体和均匀耦合到一个光子模式的腔光诱导电子转移反应。我们描述了相干和耗散的集体效应产生的量子光学Lindblad主方程的框架内的这种耦合。本文介绍了一种方法，通过消除施主态、受主态和腔模，导出了电子转移的有效速率方程。由此产生的速率方程是有效的弱耦合和强耦合的腔模式，并描述了通过腔耦合亮态和非耦合暗态的电子转移。我们推导出了瞬时电子转移速率的解析表达式，该表达式依赖于基态中随时间变化的电子对数目。我们发现，在适当的共振条件下，在非相干驱动的存在下，反应速率可以提高腔。这种增强持续存在，甚至可以是最大的，在弱光-物质耦合制度。我们讨论了腔效应是如何相关的现实实验。
2021-02-05 physics.chem-ph quant-ph
Multiplexed telecom-band quantum networking with atom arrays in optical cavities
实现与电信波段操作和大规模量子信息处理兼容的基于物质的量子比特的量子网络节点是一个突出的挑战，限制了基本量子网络的潜力。我们提出了一个平台，用于将包括中性原子阵列的量子处理器与多路复用网络架构中的电信波段光子进行接口。使用大的原子阵列而不是单个原子减轻了双向通信的有害影响，并将两个节点之间的纠缠率提高了近两个数量级。此外，该系统同时提供了在每个节点内执行高保真确定性门和读出的能力，为量子中继器和纯化协议打开了大门，以分别增强网络的长度和保真度。使用中间节点作为量子中继器，我们证明了基于现实假设在大约1500公里范围内进行纠缠分发的可行性，为跨大陆网络提供了蓝图。最后，我们证明了我们的平台可以在大城市的距离上分布大约25个Bell对，这可以作为分布式容错量子计算机的骨干。
2021-07-09 physics.atom-ph quant-ph
Quantum state transfer via acoustic edge states in a 2D optomechanical array
我们提出了一种新的混合平台，其中固态自旋量子比特耦合到二维阵列的光机械纳米腔的声学模式。耦合光机械腔的先前研究表明，在强光驱动场的存在下，光子-声子相互作用和它们各自的腔间跳跃之间的相互作用允许产生声和光的拓扑相位。特别是，机械模式可以进入陈氏绝缘体阶段的时间反演对称性被打破。在这种情况下，我们利用强大的声学边缘状态作为手性声子波导，并描述了位于遥远的腔体中的自旋量子比特之间的状态传输协议。我们分析了该协议的相关系统参数的函数的性能，并表明，高保真度和纯单向量子态传输可以在实验现实的条件下实现。作为一个具体的例子，我们讨论了这样的拓扑量子网络在金刚石为基础的光机械晶体中的点缺陷，如硅空位中心耦合到手性声通道通过应变的实现。
2019-07-09 quant-ph
Quantum simulation of the Sachdev-Ye-Kitaev model using time-dependent disorder in optical cavities
University of Geneva（日内瓦大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；CNR-INO（意大利国家研究委员会光电子学研究所）；Università di Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（意大利国家核物理研究所-基础物理与应用学院）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文提出利用光学腔中的时间依赖性杂乱实现SYK模型的量子模拟方案，适用于多种杂乱模型的量子模拟。
2025-12-23 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-th
Quantum state measurement by realistic heterodyne detection
本文研究了用外差或双零差探测法测定单模辐射场的量子特性。被认为是不完全有效的光电探测器的现实情况。结果表明，大量的相当{ \em精确}的信息是可用的，而这种信息的完整性也进行了讨论。给出了一些例子和特殊情况下的状态表示为一个有限的叠加数的状态被认为是在一些细节。
1995-11-14 atom-ph quant-ph
Foundations of quantum physics: a general realistic and operational approach
我们提出了一个一般的形式主义，目的是描述一个实体的情况，它是如何，它如何对实验作出反应，我们如何用它进行统计，以及它如何在宇宙其他部分的影响下发生变化。因此，我们将我们的形式主义建立在以下基本概念上：（1）实体的状态;它们描述了实体的存在模式;（2）可以在实体上进行的实验;它们描述了我们如何作用于实体并收集关于实体的知识;（3）概率;它们描述了我们重复的实验和这些重复实验的统计;（4）对称性;它们描述了实体与外部世界的相互作用，而没有被实验。从这些基本概念出发，我们制定必要的派生概念：混合状态，混合实验和事件，本征封闭结构描述的实体的属性，一个ortho封闭结构引入orthocomplementation，结果确定，实验确定，状态确定和原子性引起的一些拓扑分离公理的封闭。我们以一般的方式定义子实体的概念，并确定我们的结构的态射。我们详细研究了具体的例子，在这种形式主义：一个经典的确定性实体和量子实体所描述的标准量子力学形式主义。我们提出了一个可能的解决方案的子实体的描述在标准的量子力学过程中使用的希尔伯特空间的张量积的问题，通过引入一个新的完整的量子力学在希尔伯特空间，新的“纯”状态被引入，而不是由希尔伯特空间的射线表示。
2001-05-23 quant-ph
Designing Kerr interactions using multiple superconducting qubit types in a single circuit
Kerr相互作用的工程化在多体量子系统中的量子信息处理应用和复杂腔-量子比特网络中的多体物理研究中具有巨大的潜力。我们研究了如何将多个不同类型的超导量子位耦合到相同的腔模，以修改作用于腔的自克尔效应和交叉克尔效应，并证明这种类型的架构可能对量子技术有重大意义。使用解析微扰理论的结果和数值模拟，我们首先表明，耦合两个超导量子比特具有相反的非谐性到一个单一的腔，使有效的自克尔相互作用被削弱，同时保留的数量分裂效应，使控制和测量的腔场。我们证明，这种减少的自克尔效应可以保持的保真度的相干态和广义薛定谔猫态的时间远长于典型的相干时间在现实的设备。接下来，我们发现两个腔之间的交叉克尔相互作用可以通过将它们耦合到同一对量子比特设备来修改。当其中一个量子比特的频率可调时，腔之间的纠缠相互作用的强度可以根据需要变化，从而形成两种模式的逻辑运算的基础。最后，我们讨论了产生腔和量子位阵列的可行性，其中中间和现场量子位可以调整整个系统中自相互作用和交叉克尔相互作用的强度。该体系结构为设计有趣的多体哈密顿量提供了一种方法，也为电路量子电动力学中的量子模拟提供了一个有用的平台。
2017-09-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Mechanics in Cell Microtubules: Wild Imagination or Realistic Possibility?
我们专注于“能量损失免费”沿细胞微管，这可以被认为是实现Fröhlich的想法孤子的超导性和/或生物物质的作用的运输的潜在机制。特别是，通过将MT安排表示为“腔”，我们提出了一个新的方案上形成的宏观（或介观）量子相干态，作为MT二聚体的（量子电磁）相互作用的结果与周围的有序水分子在MT圆柱体的内部。我们提出了一些通用的数量级估计的退相干时间在一个典型的MT动力学模型。强调了MT排列的铁电性质对上述量子现象的作用。基于这些考虑，我们还提出了一个猜想的MT在“全息”信息处理中的作用，这类似于在原子物理学的内部源X射线全息遇到的情况。
1998-02-25 cond-mat quant-ph
Multimode entanglement in coupled cavity arrays
通过数值求解密度矩阵的冯·诺伊曼方程，研究了耦合非线性光学谐振腔的驱动耗散阵列。我们证明了在非线性比损耗小得多的极限下也可以产生多光子的量子关联态，这与通常的预期相反。在这种情况下，量子关联产生于系统在希尔伯特空间中可以遵循的不同路径之间的干涉，以在相干驱动场的作用下达到其稳态。我们的特点，特别是两个系统：一个线性链的三个耦合腔和一个阵列的八个耦合腔。我们证明了一个参数范围的存在，系统发射的光子连续变量的二部和四部纠缠，在第一和第二系统的情况下，分别。这种纠缠被证明是生存的纯退相的现实率，并打开了一个新的视角，实现量子模拟器或纠缠光子源，而不具有挑战性的要求强光学非线性。
2013-02-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
