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超导谐振器：轴电动力学，QED ...
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。高Q超级导电遣返器，并将其视为由假设的轴突ole介导的逐灯散射的检测器。量子电动力学：Euler -Heisenberg（EH）相互作用。光子频率和模式转换对于检测这种罕见的E V的方案至关重要。超级传导遣返器的非导纳设备。将电磁场限制在超导RF腔的真空区域的Meissner scr频率是EM场在真空– Superpocducducductionfucting界面处的非线性函数，因此可以产生CAV-ITY中微型光照射子的频率转换。在本报告中，我们考虑了具有高质量因子的光子频率和模式转换，该谐振器具有高质量的因子，来自Meissner电流的单个和双腔内电流中的高质量因素，该谐振器提出了基于光线散射的轴和QED搜索。在具有两个泵模式的单个腔中，Meissner筛选的光子频率转换率在Q≲1012的腔中通过EH相互作用来主导光子的产生。Meissner电流还生成背景光子，以限制三模式单腔设置中的轴轴检测的操作。我们还考虑将光子从泵模式泄漏到轴和EH介导的光线散射的信号模式中。EH相互作用通过EH相互作用的光子频率转换可以与Meissner竞争，并在超高Q型腔中的泄漏辐射和泄漏辐射范围内，这超出了当前最新技术状态。Meissner辐射和泄漏背景可以在双腔设置中抑制具有适当选择的泵和观众模式的选择，以及针对杂差检测银河系轴线暗物质的单腔设置。
标量量子电动力学中的纠缠熵
我们发现标量量子电动力学中真空态子区域的纠缠熵以扰动方式作用于双环水平。这样做使我们推导出圆锥欧几里得空间中的麦克斯韦-普罗卡传播子。正如预期的那样，纠缠熵的面积定律在理论的质量和无质量极限中都得到了恢复。这些结果产生了纠缠熵的重正化群流，我们发现环贡献抑制了纠缠熵。我们根据标量量子电动力学中增加的耦合和相关器的重正化群流来强调这些结果，从而讨论了时空两点之间相关性的增加与时空两区域之间纠缠熵的减少之间的潜在张力。我们确实表明，在标量量子电动力学中，时空子区域的真空会随着能量而净化，这与屏蔽概念有关。
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。
腔量子电动力学可以启用para
摘要：将分子耦合到光腔内的量化辐射场已显示出巨大的前景，可以改变化学反应性。在这项工作中，我们表明，可以通过将反应与腔反应强，产生正骨 - 或para取代的产物而不是元产品来从根本上改变硝基苯的基础选择性。重要的是，这些是从腔体以外的同一反应中获得的产物。最近开发的AB从头算法用于理论上计算阳离子卫星中间体的相对能量，这表明所有产品的动力学优选的溴化位点。对腔内和外部的蜂巢中间体的地下电子密度进行分析，我们演示了强耦合如何引起分子电荷分布的重组，这又导致不同的溴化位点直接取决于空腔条件。总体而言，此处介绍的结果可用于了解腔体从机械的角度使用对基态化学反应性的变化，并将前沿理论模拟与最先进但现实的实验腔条件直接连接。■将耦合分子偶联到光腔内的量化辐射场中产生一组光子 - 物质杂种态，称为polaritons。这些极化状态通过调整物质的特性以及光子的特性来以一般和便捷的方式改变化学反应性。23请注意，尽管将极化子用于新的化学的理论预测广泛地，但1已在实验上证明的很大程度上与北极星修饰的反应动力学有关。例如，富尔吉德或类似分子的电子激发态之间的集体耦合以及光腔内量化的光子模式，所谓的电子强耦合（ESC），以增强或抑制光化异构化反应。2，3在另一个示例中，振动激发共同与微腔的光子激发（通常称为振动强耦合（VSC））共同耦合，导致化学动力学可以增强4、5或抑制。6-8在这两个集体耦合方案中，反应的动力学发生了变化，但重要的是，与腔体以外的相同反应相比，没有生成新的产品。最近的理论研究1，9表明，可以通过将分子的电子状态与空腔光子模式耦合来显着修改分子系统的基态。10-20，特别是，已经表明，腔体可以修改Diels- alder反应的内部/EXO选择性，21，22修改了地面质子转移反应屏障和驱动力15，16，并选择性地控制点击反应的乘积。
范德华异质结构的腔电动力学
*通讯作者。1 Max Planck物质结构和动态研究所，德国汉堡。2物理系，哥伦比亚大学，美国纽约，美国。 3 rwth Aachen University和Duture Information Technology的Jara-Fundamentals，Aachen，Aachen，Div foreire der der der statistischen physik。 4日本杜斯库巴国家材料科学研究所电子和光学材料研究中心。 5日本杜斯库巴国家材料科学研究所材料纳米构造研究中心。 6计算量子物理中心，西蒙斯基金会基金研究所，美国纽约，美国。 7 Cnano-BiospectRoscopy Group，Dectionalmo de Fisica de Materiales，San Sebasti´an，San Sebasti´an大学。 8理论物理学研究所和不来梅计算材料科学中心，德国不来梅大学，德国不来梅大学。 9 Laboratoire de Lecole de L'Ecole Normale Sup´erieure，Universit´e PSL，CNRS，Sorbonne Universit´e，Paris-Cit´eo，Paris-cit´eo，Paris，Paris，France。 法国德国大学学院10大学。2物理系，哥伦比亚大学，美国纽约，美国。3 rwth Aachen University和Duture Information Technology的Jara-Fundamentals，Aachen，Aachen，Div foreire der der der statistischen physik。4日本杜斯库巴国家材料科学研究所电子和光学材料研究中心。5日本杜斯库巴国家材料科学研究所材料纳米构造研究中心。6计算量子物理中心，西蒙斯基金会基金研究所，美国纽约，美国。7 Cnano-BiospectRoscopy Group，Dectionalmo de Fisica de Materiales，San Sebasti´an，San Sebasti´an大学。8理论物理学研究所和不来梅计算材料科学中心，德国不来梅大学，德国不来梅大学。 9 Laboratoire de Lecole de L'Ecole Normale Sup´erieure，Universit´e PSL，CNRS，Sorbonne Universit´e，Paris-Cit´eo，Paris-cit´eo，Paris，Paris，France。 法国德国大学学院10大学。8理论物理学研究所和不来梅计算材料科学中心，德国不来梅大学，德国不来梅大学。9 Laboratoire de Lecole de L'Ecole Normale Sup´erieure，Universit´e PSL，CNRS，Sorbonne Universit´e，Paris-Cit´eo，Paris-cit´eo，Paris，Paris，France。法国德国大学学院10大学。
电路量子电动力学中的玻色子量子模拟
3 设计可编程玻色子量子模拟器 22 3.1 玻色子概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . ... 48 3.3.2.3 最佳控制脉冲 . ...
基于波导量子电动力学的超导电路体系结构
首先，我想对我的顾问Oskar Painter表示最深切的感谢，以感谢这些年来他坚定不移的支持和指导。尽管我最初缺乏经验，但他对我的能力的鼓励和信念对我有助于进入量子研究。我喜欢与奥斯卡（Oskar）的每一次讨论，后者体现了梦想最狂野梦想的咒语，同时挖掘最扎实的细节。一方面，他对研究的热情和信仰一直激发我度过困难的时刻。另一方面，他的高水平和努力争取卓越的努力一直促使我超越了我自己停下来的地方。此外，他对我的开放态度和信任使我能够掌管转向和塑造项目的所有权和责任，在这过程中我真正成长为研究人员。最重要的是，他为小组获得的资源和他组装的团队是我在博士学位期间所取得的一切的基础。我不能对奥斯卡（Oskar）表示感谢，也不能传达我让他成为我的顾问的债务。
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。
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 。
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