Projective measurement of a single nuclear spin qubit by using two-mode cavity QED
本文报道了通过测量腔增强荧光的偏振态实现对171 Yb原子单个1/2核自旋的投影测量。为了获得具有核自旋相关偏振的腔增强荧光，我们构建了一个双模腔QED系统，其中两个循环跃迁独立地耦合到每个正交偏振的腔模，通过操纵171 Yb的能级。该系统可以将原子核自旋自由度与光子的偏振态联系起来，这将有助于混合量子系统的发展。
2010-12-08 quant-ph
Single Nuclear Spin Cavity QED
我们用抗磁性的171 Yb原子构建了一个腔QED系统，并对单个核自旋进行了投影测量。由于Yb没有电子自旋，而具有1/2核自旋，与赝自旋1/2系统相比，自旋极化和态验证过程可以大大简化。通过提高1 S 0 - 3 P1跃迁的光子发射率，实现了对一个原子的投影测量，测量时间为Tmeas = 30 μ s。当本技术应用于确定未知自旋态的对角元素时，不需要的自旋翻转以及探测器的暗计数会导致系统误差，该未知自旋态为δ |beta| ^2 < 2 * 10^-2。长寿命量子比特的快速测量是实现大规模单向量子计算的关键。
2010-04-28 quant-ph
High cooperativity coupling to nuclear spins on a circuit QED architecture
核自旋是编码量子比特或量子位的候选者，因为它们与磁噪声隔离，并且可能具有较长的相干时间。然而，它们与外部刺激的弱耦合使它们难以集成到电路QED架构中，而电路QED架构是固态量子处理器的领先技术。本文研究了[Yb（trensal）]分子中$^{173}$ Yb（III）核自旋态与超导腔的耦合。实验已经进行了磁稀释单晶放置在集总元件$LC$超导谐振器的电感器的特征频率跨越范围内的核和电子自旋跃迁。我们实现了所有电子和大多数核[ $^{173}$ Yb（trensal）]自旋跃迁的高合作耦合。这一结果是实现量子点协议的一个巨大飞跃，该协议使用混合架构实现分子自旋。
2022-03-02 quant-ph
Collective effects between multiple nuclear ensembles in an x-ray cavity-QED setup
最近的几个实验表明，嵌入薄膜腔中的穆斯堡尔核的设置为X射线量子光学提供了一个有抱负的平台。在这里，我们概括了我们早期开发的这个平台的理论模型[Phys. Rev. A 88，043828（2013）]。理论描述扩展到多核系综和腔中的多模。虽然单独的扩展不会导致新的定性功能，它们的组合产生了不同的核合奏和不同的光谱特征之间的可观测量的合作效果。Roehlsberger等人的相关实验[Nature 482，199（2012）]被成功建模，用半经典方法导出的标度被再现，并且用我们的量子力学描述获得了对设置的微观理解。
2015-06-09 quant-ph
Fully QED/relativistic theory of light pressure on free electrons by isotropic radiation
相对论/QED理论的光压力的电子由各向同性，特别是黑体辐射预测热化率的自由电子在整个跨度的能量可在实验室和自然。基于量子电动力学Klein-Nishina电子-光子散射理论和相对论Fokker-Planck方程的计算表明，从经典的量子电动力学跃迁由电子能量和辐射温度的乘积确定的QED（汤普森）到QED（康普顿）热化，在受控核聚变的条件下是可以实现的，并预言了康普顿域中电子热化的大加速和等离子体振荡在等离子体核聚变附近的温度下的强阻尼。
2015-07-27 quant-ph
QED calculations of the nuclear recoil effect in muonic atoms
本研究对μ子原子的核反冲修正进行全阶严格QED计算，揭示其与近似方法的差异及对核电荷半径的敏感性，为光谱提取核参数提供理论依据。
2023-09-25 physics.atom-ph quant-ph
Complex-scaled ab initio QED approach to autoionizing states
基于复标度方法，提出了一种严格描述自电离态的量子电动力学从头算方法。自电离态的结合能在$αZ$中进行非微扰处理，并包括所有的多电子QED贡献到第二阶。高阶电子关联、核反冲和核极化效应也被考虑在内。在类氦、氩和铀中的$LL$共振上证明了所发展的形式主义。最准确的理论预测的结合能。
2022-10-03 physics.atom-ph quant-ph
Two-photon exchange corrections to the $g$ factor of Li-like ions
我们报道了类锂离子的$g$因子的量子电动力学修正的计算结果。计算在QED理论内进行到核结合强度参数$Zα$的所有阶，其中$Z$是核电荷数，$α$是精细结构常数。在低核电荷区域，我们比较了三种不同方法的结果：QED，相对论多体微扰理论，和非相对论QED。所有这三种方法都显示出一致的结果。通过我们的计算，我们提高了约一个数量级的类锂碳和氧的基态的$g$因子的理论预测的准确性。我们的理论结果与以前的计算结果一致，但与硅和钙的实验结果相差3-4个标准偏差。
2021-06-15 physics.atom-ph quant-ph
Julian Schwinger: Nuclear Physics, the Radiation Laboratory, Renormalized QED, Source Theory, and Beyond
朱利安·施温格对二十世纪科学的影响是深远而普遍的。当然，他最著名的是量子电动力学的重整化理论，他与理查德·费曼和Sin-itiro Tomonaga分享了诺贝尔奖。虽然这一胜利无疑是他最英勇的工作，但他的遗产主要是通过经典电动力学、量子变分原理、适当时间方法、量子异常、动力学质量生成、部分对称性等方面的微妙而优雅的工作而流传下来的。从一个男孩开始，他在20世纪30年代末迅速成为杰出的核物理学家，在第二次世界大战期间领导了麻省理工学院雷达技术的理论发展，然后，在战争结束后不久，征服了量子电动力学，并成为量子场论的领导者20年，然后在他的最后四分之一个世纪里走上了一条更加偶像化的路线。
2006-10-09 hep-ph hep-th physics.hist-ph
Spin entanglement using coherent light and cavity-QED
讨论了一种在高Q微腔中，通过探测与两个量子点发生色散相互作用并经历了自旋选择性三电子跃迁的法拉第旋转的强相干光，在两个相距较远的单电子掺杂量子点之间产生概率纠缠的方案.为了评估T. D. Ladd等人[New J.Phys.8，184（2006）]中描述的两个远距离量子点，需要理解由量子点自旋与材料的核自旋的超精细相互作用以及由不相同的量子点所施加的限制。通过在近似框架内解析计算贝尔态产生的保真度，证明了这种方法的可行性。的保真度进行了评估，为广泛的参数和不同的脉冲长度，产生信号和退相干之间的权衡，以及一组最佳的参数。研究了克服非全同量子点对保真度影响的策略，并讨论了核自旋所施加的时间尺度，表明利用远距离量子点可以有效地产生纠缠。在这种情况下，由于轻空穴过渡的影响变得重要，必须包括在内。该计划进行了讨论，以及为两侧腔，其中必须小心与反射光携带自旋信息。近似方法的有效性进行了检查一个更详细的半经典模拟，其中包括trion形成。
2008-04-08 quant-ph
Quantum State Engineering using Single Nuclear Spin Qubit of Optically Manipulated Ytterbium Atom
将单个Yb原子加载到具有移动晶格的高精细光学腔中，并使用核磁共振技术操纵其核自旋态。全量子态层析证实了高可靠性的量子态控制，保真度和纯度分别大于0.98和0.96;采用腔QED技术实现了高速（500 μ s）和高效率（0.98）的投影测量。由于只有在投影测量工作时才产生超精细耦合，因此保持了较长的相干时间（T_1 = 0.49s和T_2 = 0.10s）。我们的技术可以应用于实现一个可扩展的单向量子计算与集团态的光晶格。
2011-01-12 quant-ph
Hydrogen and hydrogen-like-ion bound states and hyperfine splittings: finite nuclear size effects}
该研究基于 Dirac 方程，采用三种核内电荷与磁矩分布模型，系统计算轻重类氢离子中有限核尺寸对结合能和超精细分裂的修正，并与约化质量、QED 修正及氢 1s–2s 实验比较。
2023-06-05 physics.atom-ph quant-ph
New x-ray measurements in Helium-like Atoms increase discrepancy between experiment and theoretical QED
最近的一项关于μ子氢的百万分之15（ppm）实验发现了与QED和独立核尺寸测定的重大差异。在这里，我们发现了一个显着的差异，在不同类型的奇异原子，一个中等Z原子核与两个电子。对收集到的数据的研究能够区分现有的QED公式，并揭示了一种模式的差异，几乎6个标准误差的实验结果与最近的理论预测与函数的依赖成比例的Z^n，其中n=4。在μ子和高电荷系统中，差异的符号是相同的，测量的跃迁能量高于预测。有些后果是可能的或很可能的，有些则更具推测性。这可能会让我们深入了解有效的核半径，里德伯，精细结构常数或意外的大QED条款。
2014-05-28 hep-ph physics.atom-ph quant-ph
Cavity QED with magnetically coupled collective spin states
我们报道了金刚石中氮空位中心电子自旋系综与超导微波共面波导谐振腔之间的强耦合。集体耦合强度与发射器数量的平方根的特征标度直接观察。此外，我们测量了13 C核自旋的超精细耦合，这是迈向核系综量子存储器的第一步。利用腔共振频率的色散位移，我们以非破坏性的方式测量了NV中心在毫开尔文温度下的弛豫时间T1。
2011-08-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Variational versus perturbative relativistic energies for small and light atomic and molecular systems
计算和比较了低核电荷数的双电子原子和分子的变分和微扰相对论能量。在一般情况下，良好的协议，这两种方法进行了观察。剩余的偏差可以归因于高阶相对论，也称为非辐射量子电动力学（QED），微扰方法的校正自动包含在非对狄拉克$-$库仑$-$布赖特（DCB）方程的变分解中，以所有阶的$α$精细结构常数。通过对DCB能量的多项式$α$依赖性的分析，可以在不进行正则化的情况下，高精度地确定对非相对论能量的首阶相对论修正。贡献Breit $-$泡利哈密顿，期望值收敛缓慢，由于奇异项，隐含在变分过程。非对DCB能量的$α$依赖性表明，对于$Z=2$（He），高阶（$α^4 E_\mathrm{h}$）无辐射QED修正是首阶（$α^3 E_\mathrm{h}$）无辐射QED修正的5%，但对于$Z=4$（Be $^{2+}$），高阶（$α^4 E_\mathrm{h}$）无辐射QED修正已经是首阶（$α^3 E_\mathrm{h}$）无辐射QED修正的40%，这表明由变分过程提供的修正对于中间核电荷数已经很重要。
2022-07-22 physics.chem-ph quant-ph
From time inversion to nonlinear QED
在闵可夫斯基平坦时空中，时间反演被认为是酉的而不是反酉的，能量是在时间反演下改变符号的时间向量。在电磁相互作用的情况下，狄拉克方程在酉时间反演下不是不变的，从而产生了"克莱因悖论“。为了使么正时间反演不变性，构造了一个非线性波方程，其中“克莱因悖论”消失。在库仑相互作用下，当核数为$Z>137$时，修正的非线性方程可以线性化，得到无奇异性的类氢离子能量解，表明能量顺序颠倒，有待于塞曼效应等实验检验.在非相对论极限下，该非线性方程化为具有类孤子解的非线性薛定谔方程。此外，还讨论了非奇异电流-势相互作用下的粒子共轭和电子-质子散射。最后给出了规范函数的显式形式，证明了Lorentz规范的唯一性，修正了量子电动力学的拉格朗日密度。幺正时间反演的实现导致了非线性QED的最终推导。
2001-01-21 gr-qc hep-th nlin.PS
Collective cavity quantum electrodynamics in solid-state optical clocks
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；Technische Universität Wien（维也纳工业大学）；Wolfgang Pauli Institute（沃尔夫冈·泡利研究所）
针对固态频率标准受退相干限制的问题，提出三种腔QED增强询问方案，利用钍核集体耦合实现快速探测，并揭示集体协同性对频率不稳定性的关键作用及最优运行条件。
2026-09-22 nucl-th physics.optics quant-ph
Evidence against nuclear polarization as source of fine-structure anomalies in muonic atoms
通过考虑μ子$^{90}\mathrm{Zr}$、$^{120}\mathrm{Sn}$和$^{208}\mathrm{Pb}$中的$Δ2p$分裂以及μ子$^{208}\mathrm{Pb}$中的$Δ3p$分裂，重新讨论了μ子原子中精细结构异常的一个长期存在的问题.国家的最先进的技术，从核和原子物理学汇集在一起，以执行最全面的核极化能量变化的计算日期。除了μ子$^{208}\mathrm{Pb}$的更微妙的情况下，结果表明，占主导地位的计算不确定性比理论和实验之间的持续差异小得多。我们的结论是，解决的异常很可能植根于改进的QED校正，甚至其他一些以前无法解释的贡献。
2022-01-24 nucl-th physics.atom-ph quant-ph
