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利用光子的量子相干反馈控制
摘要 — 本文旨在研究由与波导耦合的腔量子电动力学 (cavity-QED) 系统的相干反馈控制引起的双光子动力学。在该装置中，腔中的二能级系统可以作为光子源，发射到波导中的光子可以在波导中传输和反射后多次与腔 QED 系统重新相互作用，在此过程中反馈可以调节进出腔的光子数量。我们在两种情况下分析了该相干反馈网络中双光子过程的动力学：波导和腔之间的连续模式耦合方案和离散周期模式耦合方案。这些耦合方案的不同之处在于它们的相对尺度和用于耦合的半透明镜的数量。具体而言，在连续模式耦合方案中，双光子态的产生受波导反馈回路长度以及波导与腔-QED系统之间的耦合强度的影响。通过调整波导长度和耦合强度，我们能够有效地产生双光子态。在离散周期模式耦合方案中，腔中的Rabi振荡可以稳定，并且波导中没有明显的双光子态。
超导腔双轨编码
设计能够减少和减轻错误的量子硬件对于实用的量子纠错 (QEC) 和有用的量子计算至关重要。为此，我们引入了电路量子电动力学 (QED) 双轨量子比特，其中我们的物理量子比特被编码在两个超导微波腔的单光子子空间 {| 01 ⟩ , | 10 ⟩} 中。主要的光子损失误差可以被检测到并转换成擦除误差，这通常更容易纠正。与线性光学相比，双轨代码的电路 QED 实现提供了独特的功能。每个双轨量子比特仅使用一个额外的 transmon ancilla，我们描述了如何执行一组基于门的通用操作，其中包括状态准备、逻辑读出以及可参数化的单量子比特和双量子比特门。此外，腔体和传输器中的一阶硬件错误可以在所有操作中被检测到并转换为擦除错误，留下数量级较小的背景泡利错误。因此，双轨腔量子比特表现出良好的错误率层次，预计在当今相干时间下的性能远低于相关的 QEC 阈值。
朝着捕获的氦离子上的高分辨率光谱
为了精确地测试物理理论，必须在系统中进行检查，该系统足够简单，以允许精确的理论描述，并且可以高精度地测量。数十年来，氢原子一直被用作测试量子电动力学（QED）系统的系统。由于其简单性，可以使用QED精确计算氢的能级。在实验上，使用激光光谱法精确测量氢中的过渡采石场。通过将实验数据与理论表达进行比较，可以确定两个物理概念，即rydberg常数和原子核的辐射半径，并且可以测试理论本身的有效性。在这项工作中，报告了在氢样离子He +中1s-2s两光子转变的光谱法上的进展。由于他 +具有与氢相同的结构，因此基本上是由同一理论描述的。然而，QED较高的高阶贡献了更大的比例，因为它们在核心充电中具有巨大的能力。通过将1S-2S过渡频率与氦芯的众所周知的电荷半径相结合，可以在不同的系统中首次测量Rydberg常数。该值与从氢光谱获得的值的比较将对QED的普遍性进行严格的测试。这项工作的第一部分涉及离子秋天的结构。目前，氢光谱的准确性受核运动的影响限制。由于其负载，他的 +离子几乎被困在保罗陷阱中，这大大降低了这些影响。大约50个He +离子与一千个激光冷却的Be离子一起被困在一起，可用于交感冷却。在He +离子中刺激1S-2S交叉可以导致三光子电离到2+。一种技术，可以实时和一个个体的一部分来检测这些离子。这被用作光谱法的灵敏和背景检测程序。虽然可以在深层紫外线中进行成熟激光系统的氢光谱法，但有必要刺激1S-2S过渡到He +窄带辐射，波长为60，8 nm。这是在极端紫外线（XUV）中，那里没有永久线激光器。取而代之的是，红外频率梳子的高度密集脉冲在夸张谐振器中的夸张谐振器中转换为XUV。产生的XUV频率梳子的离散时尚可以有效地下雨并实现高光谱分辨率。产生高和谐的频率梳需要特殊的光谱纯度，因此可以在XUV中实现狭窄的时尚。在这项工作的第二部分中，描述了满足此要求的稳定频率梳系统的结构。作为这项工作的一部分，已证明了一项新技术来测量谐振器稳定激光系统的噪声噪声。
潜在兴趣的课程：量子光学I，物理566
- 量子和经典的连贯性 - 原子 - 光子耦合和原子相干性 - 量子电磁真空 - 非经典光和光子统计 - 量子光学颗粒和波（离散和连续变量）（离散和连续变量） - 跨量子和量子量的基础 - 开放量子量子 - 连续的量子轨迹 - 连续轨迹轨迹轨迹 - 光学（腔QED，离子和中性原子陷阱，纠缠光） - 量子信息科学中的应用（量子通信，计算，计量学）
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。
第十五届欧洲原子、分子和光子会议
• 电子、原子和分子的碰撞、高电荷离子、天体物理过程 • 原子和分子光谱、光诱导过程 • 飞秒和阿秒物理学、反应动力学、相干控制、强场 • 团簇、纳米粒子、生物分子、表面相互作用和自组装 • 冷和超冷原子、分子和离子、简并量子气体、超冷等离子体 • 基础物理学、精密测量、原子干涉和原子钟 • 量子技术、量子光学、腔 QED、量子信息
2024连贯的非谐性转移从物质到光...
抽象的光学非线性在几种类型的光学信息处理协议中至关重要。但是，使用常规光学材料实现相非线性所需的高激光强度代表了几个光子体制中非线性光学的挑战。我们引入了一种红外腔量子电动力学（QED）方法，用于在反射设置中对单个THZ脉冲的非线性相移，以输入功率为条件。功率依赖性相位在0的顺序上移动。1π只能使用仅几个µW输入功率的飞秒脉冲来实现。所提出的方案涉及少量的子带量子量井过渡偶极子，始终耦合到红外谐振器的近场。由于通过有效的偶极chiring机制从材料偶极向红外真空的频谱非谐度转移，该场演化是非线性的，该机制会瞬时从真空场中瞬时破坏量子孔的过渡，从而导致光子阻滞。我们开发了分析理论，该理论描述了印记非线性相位转移对相关物理参数的依赖性。对于一对量子井偶极子，相对于偶极转变频率和松弛速率的不均匀性，相位控制方案显示出可靠的。基于lindblad量子主方程的数值结果验证了材料偶极子填充到第二激励歧管的制度中的理论。与需要强烈的光 - 物质相互作用的常规QED方案相反，所提出的相位非线性在弱耦合方面最有效，从而增加了使用当前的纳米光电技术实现实验实现的前景。
量子场论简介
9 函数方法 ................................................................................................ 275 9.1 量子力学中的路径积分 .............................................................. 275 9.2 标量场的函数量化 .............................................................. 282 关联函数；费曼规则；函数导数和生成函数 9.3 量子场论和统计力学 ............................................. 292 9.4 电磁场的量化 ...................................................................... 294 9.5 自旋场的函数量化 ...................................................................... 298 反对换数；狄拉克传播子；狄拉克场的生成函数；QED；函数行列式 *9.6 函数形式主义中的对称性 ............................................................. 306 运动方程；守恒定律；沃德-高桥恒等式问题......................................................................................................................312