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World File Search System电动力学
超导电路中的量子光学和波导量子电动力学
波导电路量子电动力学（波导电路 QED）研究一维超导电路与光物质的相互作用。在电路 QED 中，自然原子被由非线性约瑟夫森结组成的超导量子比特所取代，从而产生与真实原子一样的非谐波能谱。利用超导量子比特，可以研究量子光学现象，并达到由于与电磁场的弱耦合而难以用真实原子实现的新状态。波导 QED 中降维到一维会增加电磁场的方向性，从而减少损耗。在本论文中，我们首先介绍电路量化，为下一部分奠定基础，在下一部分中，我们将研究耦合到半无限传输线的 transmon（电荷不敏感的人工原子）。耦合到半无限波导的原子称为镜子前的原子，是所有附加论文的主题。我们接着总结论文 I 和论文 III 的主要结果：在论文 I 中，我们研究了耦合到半无限传输线的传输子的自发辐射，其中我们考虑了时间延迟效应。我们发现系统动力学在很大程度上取决于与传输线的耦合强度以及原子相对于电磁场的位置，从而导致 Purcell 效应或收敛到具有有限激发概率的暗态。在论文 III 中研究的高阻抗状态下，耦合到高阻抗传输线的传输子的性质发生了剧烈变化。它变得具有高反射性并与镜子一起产生自己的腔体，导致自发辐射动力学中出现腔体模式和真空 Rabi 振荡。
拓扑波导中的量子电动力学
在设计光子的能量摩托明关系的同时，是许多线性，非线性和量子光学现象的关键，但可以通过采用光子浴本身的拓扑结构来实现一组新的光效率。在这项工作中，我们根据Su-Schrieffer-Heeger模型的光子类似物，实验研究了与超材料波导耦合的超导量子的特性。我们探索了与这种波导相连的Qubits的拓扑诱导特性，从定向量子量子 - 光子结合状态到拓扑依赖性的合作辐射效应范围。在此波导系统中添加Qubits还可以对形成有限波导系统形成的拓扑边缘状态进行直接量子控制，例如在构建拓扑受保护的量子通信通道时很有用。更广泛地说，我们的工作证明了拓扑波导系统在综合和研究具有异国情调长期量子相关的多体状态的机会。
与波导量子电动力学生成空间纠缠的巡回光子
实现完全连接的量子处理器网络，需要分发量子纠缠的能力。对于遥远的处理节点，可以通过生成，路由和捕获空间纠缠的巡回光子来实现。在这项工作中，我们使用直接耦合到波导的超级传感器量子矩来证明这种光子的确定性生成。尤其是我们生成两光子N00N状态，并表明发射光子的状态和空间纠缠可通过量子频率调谐。使用正交振幅检测，我们重建光子模式的力矩和相关性，并证明状态制备保真度为84％。我们的结果提供了使用量子干扰在波导量子量子架构中产生的巡回传送方案实现量子通信和传送方案的途径。
具有超导人造巨原子的波导量子电动力学
量子电动力学中光与物质相互作用的模型通常采用偶极近似 1,2，其中与原子相互作用的电磁模式的波长相比，原子被视为点状物体。然而，当原子尺寸与模式波长之比增加时，偶极近似不再成立，原子被称为“巨原子” 2,3 。到目前为止，巨原子领域固态器件的实验研究仅限于耦合到短波长表面声波的超导量子比特 4–10 ，只探测单一频率下的原子特性。在这里，我们使用一种替代架构，通过将小原子在多个但分隔良好的离散位置耦合到波导来实现巨原子。该系统能够实现可调原子-波导耦合，具有较大的开关比 3 ，并且耦合谱可通过器件设计进行工程设计。我们还展示了多个巨型原子之间的无退相干相互作用，这些相互作用由波导中的准连续模式谱介导，这是使用小原子无法实现的效应 11 。这些特性允许此架构中的量子比特在原位在受保护和发射配置之间切换，同时保留量子比特-量子比特相互作用，为高保真量子模拟和非经典巡回光子生成开辟了可能性 12,13 。
腔量子电动力学的量子工具箱
本论文描述了一种定制的腔量子电动力学 (QED) 工具箱，用于光学微柱中的量子点 (QD) 发射器。该工具箱是为 MATLAB® 开发的，它允许使用全腔 QED 模型或有效绝热哈密顿量来仅与 QD 子空间一起工作。该工具箱模拟连续和脉冲波状态下的输出强度、一阶和二阶相关性以及通量谱密度。结果表明，与完整模型相比，绝热模型降低了计算成本，并允许在 QD 和腔之间的弱耦合状态下执行精确的量子光学模拟。为了使近似结果令人满意，腔体的衰减时间必须比其他子系统（包括 QD 动力学和入射场）更快：QD 的 Rabi 频率必须比腔体的衰减率慢得多，而对于入射场，其演化必须比腔体中的光子寿命慢。这项工作还可以应用于 1-D 光子晶体波导和纳米腔中的激发偶极子等更一般的领域，并且可以推广到更复杂和更现实的系统。这包括各向异性中性量子点的描述（由 3 级系统描述）或具有自旋自由度的带电量子点（由 4 级系统建模），同时考虑腔体和输入/输出场的极化自由度。
具有超导人造巨原子的波导量子电动力学
光与物质相互作用的模型通常采用偶极子近似 [1,2]，在该近似中，原子与与之相互作用的电磁模式的波长相比，被视为点状物体。然而，当原子尺寸与模式波长之比增加时，偶极子近似不再成立，原子被称为“巨原子” [2,3]。到目前为止，对巨原子领域固态器件的实验研究仅限于与短波长表面声波耦合的超导量子比特 [4-10]，仅探测单一频率下的原子特性。在这里，我们采用了一种替代架构，通过将小原子与多个但相隔良好、离散的位置的波导耦合来实现巨原子。我们对巨原子的实现使得可调的原子-波导耦合成为可能，该耦合具有大的导通比，并且可以通过器件设计来控制耦合谱 [3]。我们还展示了多个巨原子之间的无退相干相互作用，这种相互作用由波导中模式的准连续谱介导，这是小原子无法实现的效应 [11]。这些特性使该架构中的量子比特能够在保护配置和发射配置之间原位切换，同时保留量子比特之间的相互作用，为高保真量子模拟和非经典巡回光子生成开辟了新的可能性 [12, 13]。原子直接耦合到波导的器件可以通过波导量子电动力学 (wQED) 很好地描述。超导电路为实现和探索 wQED 物理提供了一个理想的平台，因为它可以实现
铁磁共振电动力学理论及其在铁磁线宽、磁导率张量和饱和磁化强度精确测量中的应用
本综述介绍了采用铁磁共振电动力学理论测量铁磁线宽、磁导率张量和饱和磁化强度的最新进展。结果表明，与常用的微扰和静磁理论相比，电动力学理论可以显著提高这些参数的测量精度。与微扰法相反，电动力学理论并不局限于小样本。它允许在适当选择的金属外壳中确定任意尺寸的球形和圆柱形旋磁样品的共振频率和 Q 因子。用电动力学理论对非常小的样本得到的结果与用微扰和静磁理论得到的结果相同。给出了微波频率下铁磁线宽、磁导率张量和饱和磁化强度的测量结果。
经典电动力学中的排斥相互作用
摘要：在此，我们在感应方程（麦克斯韦方程之一）中引入了一个附加项。应用标量和矢量势的相关拉格朗日形式适用于此修改的麦克斯韦方程。在哈密顿原理的框架内，我们能够推导出场变量电场 E 和磁感应 B 具有负“质量项”的克莱因-戈登方程。我们可以从方程的数学结构得出结论，出现了排斥相互作用。可以计算出当前情况下的惠勒传播子，由此可以讨论场的时间演化。尽管这些方程具有快子解，但结果符合因果关系原理。根据该理论，场中可能会出现自发电荷分离过程。
机电动力学
20 世纪 50 年代初，麻省理工学院放弃了选修课程结构，为所有电气工程专业的学生制定了共同的核心课程。核心课程的目标当时和现在都是为学生提供数学和科学基础，使他们能够在此基础上实现专业成长，而不管他们可以选择的电气工程专业机会有多少。为了实现这一目标，核心课程科目不能满足任何专业领域对术语、技术和该领域特有问题的需求。专业化体现在选修科目、研究生学习和专业活动中。为了有效，核心课程科目必须足够广泛，与电气工程师可能从事的众多专业方向密切相关，但必须具有足够的深度，才能具有持久的价值。同时，该科目必须通过应用示例与现实世界相关联。这是因为学生通过在熟悉的环境中查看材料来学习，而工程专业学生的动机主要是材料与周围世界的现实的相关性。在麻省理工学院电气工程核心课程的组织中，机电学是一个主要组成部分。随着我们的核心课程不断发展，重点也发生了变化，主题也不断拓宽。在 1954 年（那时我们又有了新的出发点）之前，机电学的基本教材是 Fitzgerald 和 Kingsley 的《电机》。这一变化产生了 White 和 Woodson 的《机电能量转换》，该书一直使用到 1961 年。那时我们开始修订，最终形成了本书。在此期间，我们每年三个学期教授这门课程，期间我们查阅了许多版本的笔记。我们的目标一直是教授一门将经典力学与电磁学基础相结合的课程。因此，这门课程提供了在对电气工程界至关重要的背景下教授力学和电磁理论的机会。我们选择教材在一定程度上是出于希望让学生有广泛的背景知识，足以进一步学习几乎任何类型的机电相互作用，无论是在旋转机械中，