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基于纠缠交换与哈达玛操作的腔量子电动力学量子对话
摘要： 提出了一种基于腔QED中纠缠交换和哈达玛操作的量子对话方案，该方案有效利用了原子在腔QED中的演化规律。所提方案以贝尔态和GHZ态作为量子资源，仅需单原子测量。该方案能抵御窃听者的主动攻击，每轮通信可传输4个秘密比特。
关键词： 纠缠交换、哈达玛操作、量子对话、腔量子电动力学
更新于2025-09-23 15:23:52
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利用无序分子光开关实现真空增强的光学非线性
摘要： 众所周知，在电磁感应透明条件下，多能级原子气体中可实现交叉相位调制等非线性光学信号的相干增强，但由于天然能量无序性，固体材料中获取类似结果极具挑战性。我们提出一种固态腔量子电动力学方案：利用由有机分子光开关构成的高度无序腔内介质，在光域实现任意两个经典弱场间的交叉相位调制。即使存在强烈的能量和取向无序，该有机光开关的独特光谱特性仍可在真空诱导透明条件下增强所需非线性效应，使交叉相位调制信号超越吸收损耗设定的检测限。该方案潜在应用包括低光子量级的全集成全光开关。
关键词： 有机光开关、腔量子电动力学、真空诱导透明、交叉相位调制、无序性
更新于2025-09-23 15:23:52
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超导光学腔的Jarzynski等式：测定亥姆霍兹自由能的替代路径
摘要： 提出了一种超导腔模型，用于实验研究量子系统中的功。我们发现量子腔背景下自由能变化与可见度测量之间存在简单的数学关系。若将t0时刻与tλ（协议时间）的哈密顿量差值视为量子功，则贾辛斯基等式成立，且可见度可用于确定腔体所做的功。
关键词： 量子Jarzynski等式，量子热，量子功，腔量子电动力学
更新于2025-09-23 15:22:29
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低Q值区域中的高效量子光子相移
摘要： 固态量子发射体长期以来被认为是实现集成量子光子技术的理想平台。我们证明，在低品质因数光子微柱中自组装的带负电量子点（QD）是实现确定性偏振切换和自旋-光子纠缠的合适设计。通过测量输入单光子至少2π/3的相位偏移，我们证实了这一点。如文中所述，这是输入光子能与发射体确定性相互作用的强有力实验证据。确定性光子-发射体相互作用是实现单光子开关和纠缠门等关键功能的可行且可扩展的方法。我们实验测得的数值受限于输入激光与腔的模式失配、量子点光谱涨落及自旋弛豫。当处于共振状态时，我们估计收集到的光子中约80%能耦合进腔模并与量子点相互作用，产生π的相位偏移。
关键词： 微柱腔、量子点、腔量子电动力学
更新于2025-09-23 15:22:29
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超强耦合区域中抗磁项的影响
摘要： 我们考虑一组与单个量子化玻色模相互作用的两能级原子体系，该体系受Dicke模型支配。众所周知，在该模型中，当光-物质耦合强度低于临界值时会发生自发辐射过程。本研究通过考察系统动力学并分析维格纳分布函数，直观展示了最小耦合对基态波函数从正常相到超辐射相转变的影响。研究同时表明，双体模型的纠缠度会受到抗磁项存在的限制。
关键词： 抗磁项，电路量子电动力学，腔量子电动力学，纠缠
更新于2025-09-23 15:22:29
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双交叉光学腔内玻色原子的集体激发与超固态行为
摘要： 我们讨论了耦合于双光学腔电磁场的玻色子系统的对称性破缺及其相关的集体激发。针对苏黎世联邦理工学院近期实验中实现的具体构型[1,2]，研究表明：当不存在腔间直接散射且原子参数设置使其对称耦合于双腔时，该系统具有渐近成立的近似U(1)对称性——该对称性在腔场强度趋零时保持，对应于总光强（I?+I?）在双腔间重新分配的不变性。此对称性的自发破缺会导致原子连续平移对称性的破缺，从而在玻色-爱因斯坦凝聚态背景下形成类超固态序。特别地，我们证明原子介导的腔间散射（该过程偏好等光强状态I?=I?）会使有效戈德斯通质量获得有限值~I?；在高强度原子驱动下，该低能模式与表征总光强I变化的有效希格斯激发明显分离。此外，通过计算腔光场光谱分布，我们发现由于朗道阻尼效应，希格斯模与戈德斯通模在非零温度下均会获得有限寿命。
关键词： 超辐射、超冷原子、自排序、对称性破缺、超固态、腔量子电动力学、戈德斯通模
更新于2025-09-23 15:21:01
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单光子与磁涡旋的强耦合
摘要： 强光-物质耦合意味着腔体光子与其他类型的物质激发态之间发生相干交换。该技术可用于通过量子总线（光子）耦合不同量子比特（物质），或实现不同类型激发态的通信，例如将光转换为声子或磁振子。迄今为止尚未探索的一个界面是光与拓扑?；さ睦嗔Ｗ蛹し⑻ㄈ绱懦氡凇⑺垢衩髯踊蛭行┲涞鸟詈?。我们通过理论证明：超导腔中的单个光子可与纳米盘内磁涡旋的回旋模式实现强耦合。我们结合数值计算与解析方法，针对超导共面波导谐振器及不同纳米盘构型（材料与尺寸）展开研究。结果表明，为增强耦合效应，谐振器中制造的收缩结构至关重要——这使得半径200-400纳米、共振频率达数GHz的CoFe纳米盘能够实现强耦合。这种强耦合机制允许单个光子与涡旋回旋量子态进行相干交换。因此，本计算表明所提出的器件可作为光子与回旋涡旋之间的换能器，为通过拓扑?；さ淖孕し⑻ㄈ缥行蛩垢衩髯樱├床钩涑剂孔颖忍乜倭说缆?。最后我们讨论了基于涡旋作为短波长磁振子发射器的量子数据处理潜在应用。
关键词： 腔量子电动力学、拓扑磁性、共面波导谐振器、纳米谐振器、磁涡旋、光-物质相互作用
更新于2025-09-23 15:19:57
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与微波谐振器耦合的硅三量子点谷分辨光谱理论
摘要： 我们理论研究了与超导微波谐振腔耦合的硅三量子点（TQD）系统。通过测量输出场的传输和相移，可以利用注入探测信号的响应信号提取能级结构信息。这些信息可进一步用于获取单个量子点中的谷分裂和谷相位情况。由于相关谷态通常存在数微电子伏特的分裂，需要有限温度或施加外偏置电压才能使激发态获得布居。本文采用的理论方法包括：通过电容模型拟合实验充电能、用扩展哈伯德模型描述隧穿动力学、利用速率方程模型求解占据概率，以及借助输入-输出模型确定谐振腔的响应信号。
关键词： 量子点、混合量子系统、自旋量子比特、谷、硅、腔量子电动力学
更新于2025-09-23 15:19:57
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三粒子极化激元：纠缠原子-分子-光子系统中的非绝热指纹
摘要： 研究了一个由分子和原子系综组成的量子系统，该系统被限制在微观腔体中。通过原子与分子同腔辐射模的相互作用实现的间接耦合，导致了原子态与分子态的相干混合。以Na?分子为例，研究表明：通过改变腔波长和分子态，并在足够强的腔场强度下，会形成杂化的原子-分子-光子极化激元。此外，在原子跃迁峰中还发现了一种意想不到的强度借用效应（可视为强非绝热特征的体现），该效应源于激发态分子转动-振动-电子态对原子激发态的污染。
关键词： 非绝热、纠缠的原子-分子-光子系统，强度借用效应，极化激元，腔量子电动力学
更新于2025-09-23 15:19:57
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耦合微腔-半腔系统中微腔激发的量子稳定化
摘要： 我们分析了具有远距离镜面（即半腔）光学反馈的谐振微腔中双能级发射体的量子动力学，重点研究发射体-微腔子系统的稳定性。该研究完全基于腔量子电动力学框架展开。具体而言，我们聚焦于发射体-微腔子系统受扰亚辐射态的动力学特性，以确定其稳定性（候选态周围是否存在时间振荡解）或非稳定性。特别地，我们发现了半腔多反馈模式对稳定性产生贡献的条件，这些条件与描述经典光反馈激光二极管的Lang-Kobayashi方程存在一定相似性。
关键词： 光学反馈、微腔、朗-小林方程、量子动力学、二能级发射体、腔量子电动力学、稳定性、亚辐射态
更新于2025-09-19 17:13:59