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手性腔量子电动力学
腔量子电动力学通过将谐振器与非线性发射器 1 耦合来探索光的粒度，在现代量子信息科学和技术的发展中发挥了基础性作用。与此同时，凝聚态物理学领域因发现底层拓扑 2 – 4 而发生了革命性的变化，这种拓扑变化通常源于时间反演对称性的破缺，例如量子霍尔效应。在这项工作中，我们探索了拓扑非平凡的 Harper-Hofstadter 晶格 5 中 transmon 量子比特的腔量子电动力学。我们组装了铌超导谐振器 6 的晶格，并通过引入亚铁磁体 7 来破缺时间反演对称性，然后再将系统耦合到 transmon 量子比特。我们用光谱方法分辨晶格的各个体模式和边缘模式，检测激发的 transmon 和每个模式之间的 Rabi 振荡，并测量 transmon 的合成真空诱导兰姆位移。最后，我们展示了利用 transmon 计数拓扑能带结构每个模式内单个光子 8 的能力。这项工作开辟了实验手性量子光学 9 领域，使微波光子的拓扑多体物理成为可能 10,11，并为背向散射弹性量子通信提供了途径。由光构成的材料是量子多体物理学的一个前沿 12 。依靠非线性发射器来产生强光子 - 光子相互作用和超低损耗超材料来操纵单个光子的属性，这个领域探索了凝聚态物理和量子光学的接口，同时生产用于操纵光的设备 13,14。最新研究成果表明，光子在具有拓扑特性15的光子中会经历圆形时间反转破缺轨道，这为探索诸如（分数）量子霍尔效应2、3、Abrikosov晶格16和拓扑绝缘体4等固态现象的光子类似物提供了机会。在电子材料中，圆形电子轨道是由磁或自旋轨道耦合4产生的。与电子不同，光子是电中性物体，因此不会直接与磁场耦合。因此，人们正在努力为光子生成合成磁场，并更广泛地探索在合成光子平台中拓扑量子物质的概念。光学和微波拓扑光子学都在这一领域取得了重大进展。在硅光子学 17、18 和光学 19、20 中，通过在偏振或空间模式中编码伪自旋，已经实现了合成规范场，同时保持了时间反转对称性。在射频和微波超材料中，已经探索了具有时间反转对称性 21、22 和破缺时间反转对称性的模型，其中时间反转对称性破缺由以下因素引起：
带有里德堡原子的腔 QED
两级系统（量子比特）和量子谐振子在这一物理学中发挥着重要作用。量子比特是信息载体，而振荡器充当将量子比特连接在一起的存储器或量子总线。将量子比特与振荡器耦合是腔量子电动力学 (CQED) 和电路量子电动力学 (Circuit- QED) 的领域。在微波 CQED 中，量子比特是里德堡原子，振荡器是高 Q 腔的一种模式，而在电路 QED 中，约瑟夫森结充当人造原子，扮演量子比特的角色，振荡器是 LC 射频谐振器的一种模式。
在腔体磁力学中生成光栅
摘要 我们研究了腔体磁力学系统内的磁力学诱导光栅 (MMIG) 现象，该系统包括磁振子（铁磁体中的自旋，例如钇铁石榴石）、腔微波光子和声子 (Li et al 2018 Phys. Rev. Lett. 121 203601)。通过应用外部驻波控制，我们观察到探测光束传输轮廓的变化，这表明存在 MMIG。通过数值分析，我们探索了探测场的衍射强度，研究了腔体磁振子之间相互作用、磁振子-声子相互作用、驻波场强度和相互作用长度的影响。MMIG 系统利用磁振子的独特属性以及具有长相干时间和自旋波传播等属性的集体自旋激发。这些独特的特性可在 MMIG 系统中得到利用，用于信息存储、检索和量子存储器的创新应用，提供各种阶数的衍射光栅。
机载中红外腔增强吸收...
Corinna Kloss 1,* , Vicheith Tan 1 , J. Brian Leen 2 , Garrett L. Madsen 2 , Aaron Gardner 2 , 徐杜 2 , Thomas Kulessa 3 , Johannes Schillings 3 , Herbert Schneider 3 , Stefanie Schrade 1 , 晨曦邱 1 , 马克·冯·霍布 1
空腔直径和压力对水池的影响
气泡在沸腾过程中的成核、生长、聚结和脱离是影响传热和散热性能的重要现象。观察气泡行为是理解沸腾传热机理的重要方法。本研究了单个气泡在 SiO 2 涂层表面从不同直径的孤立人工空腔中成核和脱离的动力学。实验在 FC-72 中进行，饱和压力从 0.75 bar 到 1.75 bar。使用高速摄像机研究了气泡在成核过程中的行为。在完整的气泡生长期内，FC-72 气泡呈球形。在初始生长期后，它与沸腾表面的唯一接触是通过我们所说的狭窄的“蒸汽桥”。接触面积的大小受空腔直径的影响：空腔口越大，气泡脱离直径越大。气泡脱离直径从 20 µm 腔体直径的 0.45 mm 增加到 70 µm 腔体直径的 0.61 mm。此外，更高的饱和压力将产生具有较小脱离直径的气泡：它们从 0.75 bar 的 0.62 mm 减小到 1.75 bar 的 0.47 mm。在腔体直径和饱和压力相似的情况下，气泡脱离直径不会因过热度的不同而发生显著变化。气泡脱离频率随过热度的增加而线性增加。虽然压力对气泡脱离频率有限制作用，但另一方面，较大的腔体直径会导致较低的气泡脱离频率。
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。
超材料与腔光子的强耦合
摘要：对光与物质之间强耦合的研究是研究的重要领域。它的重点不仅源于出现众多引人入胜的化学和物理现象，而且通常是新颖和意外的，而且还源于其为新颖的化学，电子，电子和光子设备设计核心组件设计的重要工具集，例如量子，量子量，量子，量子，激光，放大器，模块化器，传感器，传感器，以及更多。已经证明了各种配置系统和光谱制度的强耦合，每个耦合均具有独特的功能和应用。从这个角度来看，我们将重点关注该研究领域的一个子区域，并讨论超材料和光子频率下的强烈耦合。超材料本身就是电磁谐振器，作为“人工原子”。我们概述了最新进步的概述，并概述了这一跨学科科学的重要和有影响力的领域中可能的研究指示。
