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硅双核中的非互易 Pauli 自旋阻断量子点
由于具有大规模量子计算的潜力，门控硅量子点中的自旋量子比特正受到越来越多的关注。这种自旋量子比特的读出最准确且可扩展的方式是通过泡利自旋阻塞 (PSB) 完成的，然而，各种机制可能会提升 PSB 并使读出复杂化。在这项工作中，我们介绍了硅纳米线中多电子低对称双量子点 (DQD) 中 PSB 的实验研究。我们报告了对非对称 PSB 的观察结果，当自旋投射到对中的一个 QD 时表现为阻塞隧穿，但当投射到另一个 QD 时表现为允许隧穿。通过分析 DQD 与读出谐振器的相互作用，我们发现 PSB 提升是由 7.90 μ eV 的不同电子自旋流形之间的大耦合引起的，并且隧穿是不相干的。此外，16 个电荷配置中的 DQD 磁谱能够重建 DQD 的能谱，并揭示提升机制是能级选择性的。我们的结果表明增强的自旋轨道耦合可能使硅纳米线中电子自旋的全电量子位控制成为可能。
非互易耦合双腔光机系统中可调的光学非互易性
提出一种具有非互易耦合的双腔光机系统来实现可调的光学非互易性，有望制成用于操控信息处理和通信的光学装置。本文研究了双腔系统的稳态动力学过程和来自相反腔方向的光波传输。详细给出了探测场的透射谱，并分析了诱导透明窗口的物理机制。发现探测场传输的非互易响应出现在两个腔之间的两种不同耦合强度下，从而破坏了空间对称性导致光学非互易传输。此外，通过解析计算，我们给出了非互易效应的条件，并且可以通过调节腔场的耦合强度和耗散率来控制最佳非互易效应。由于该装置简单，本研究可能为实现用于光波传输的非互易结构提供有希望的机会。
量子纠缠对的非互易束辐射
实现对多量子发射的精确控制对于量子信息处理至关重要，特别是与操纵量子态的先进技术相结合时。在这里，通过旋转谐振器来诱导萨格纳克效应，我们可以在光驱动共振跃迁的条件下获得非互易光子-声子和光子-磁振子超拉比振荡。打开这种超拉比振荡的耗散通道，通过将纯多量子态转移到系统外部的捆绑多量子态，可以实现纠缠光子-声子对和光子-磁振子对的定向束发射。这种非互易发射是一种可以精确控制的灵活开关，甚至可以通过从不同方向驱动谐振器，同时发射不同的纠缠对（如光子-声子或光子-磁振子对），但方向相反。这种灵活操纵系统的能力使我们能够实现定向纠缠多量子发射器，并且在构建混合量子网络和片上量子通信方面也具有潜在的应用。
量子比特和腔之间的色散非互易性
量子比特和腔之间的色散相互作用在电路和腔量子电动力学中无处不在。它描述了一个量子模式响应另一个量子模式的激发而发生的频率偏移，并且在封闭系统中必然是双向的，即互易的。在这里，我们展示了一项关于 transmon 量子比特和超导腔之间非互易色散型相互作用的实验研究，这种相互作用源于与具有破坏时间反转对称性的耗散中间模式的共同耦合。我们通过原位调整铁氧体元件的磁场偏置来表征不同程度的非互易性下的量子比特腔动力学，包括不对称频率牵引和光子散粒噪声失相。我们引入了一个用于色散状态下非互易相互作用的通用主方程模型，为与中间系统无关的观察到的量子比特腔动力学提供了紧凑的描述。我们的结果提供了一个超越非厄米汉密尔顿量和级联系统典型范式的量子非互易现象的例子。
通过耗散规范对称性实现量子非互易相互作用
两个量子系统之间的单向非互易相互作用通常用级联量子主方程来描述，并依赖于时间反转对称性 (TRS) 的有效破坏以及相干和耗散相互作用的平衡。在这里，我们提出了一种获得非互易量子相互作用的新方法，它与级联量子系统完全不同，并且通常不需要破坏 TRS。我们的方法依赖于任何马尔可夫林德布拉德主方程中存在的局部规范对称性。这种新型量子非互易性有许多含义，包括一种在目标量子系统上执行耗散稳态酉门操作的新机制。我们还引入了一种新的、非常通用的基于量子信息的度量来量化量子非互易性。
利用互易空间神经网络捕捉长程相互作用
𝑆(𝑘 ⃗ , 𝑟 + 𝑇 ⃗ ) = ∑𝑞 𝑗 exp(−𝑖𝑘 ⃗ ∙𝑟 −𝑖𝑘 ⃗ ∙𝑇 ⃗ ) 𝑗 = exp(−𝑖𝑘 ⃗ ∙𝑇 ⃗ ) 𝑆(𝑘 ⃗ , 𝑟 )。至于反转，它
光伏转换的非互易光子管理：设计和基本效率限制
摘要。在开发具有破缺基尔霍夫对称性的非互易光学元件方面取得了重大进展，为通过重复使用发射光子将光伏 (PV) 转换效率提高到超越肖克利-奎塞尔极限铺平了道路。最近的论文分析了具有多个或无限多个多结电池的 PV 转换器，其中电池通过非互易滤波器（光学二极管）耦合，使得一个电池发出的光被另一个电池吸收。我们提出并研究了一种具有非互易外部光子回收的单电池转换器，该转换器可由同一电池重新吸收和重复使用发射光。我们从遍历性、无序性、能量可用性、信息熵和相干性的角度考虑了阳光中光子的属性，并确定了内可逆热力学对最大功率输出时转换效率施加的基本限制。我们的结果表明，具有理想多结电池的非互易转换器可以接近卡诺效率，而精确地在卡诺极限下工作则需要无数个光子循环过程。这一要求解决了光学二极管著名的热力学悖论，因为无限循环增强的电池或光学系统中的任何小耗散都将使转换器工作稳定在卡诺极限以下。我们将内可逆热力学推广到具有非零化学势的光子分布，并推导出非互易单结 PV 转换器的极限效率。评估了该转换器与可用 GaAs 太阳能电池的性能。© 作者。由 SPIE 根据知识共享署名 4.0 国际许可发布。分发或复制本作品的全部或部分内容需要完全署名原始出版物，包括其 DOI。[DOI：10.1117/1.JPE.12.032207]
量子非互易相互作用简介：从非厄米哈密顿量到量子主方程和量子前馈方案
人们齐心协力，设计出实现此类非互易散射装置的方法，而无需使用磁性材料或磁场，而是使用外部驱动（即时间调制）。有几篇优秀的评论讨论了经典系统中的这些方法（例如见[1、2]）。与此同时，人们对理解系统的独特性质的理论兴趣也日益浓厚，这些系统的内部动力学由有效非厄米哈密顿量所支配，这些哈密顿量编码了非互易相互作用。典型的例子包括非厄米晶格模型，其中存在不对称性，例如从左到右跳跃的振幅与从右到左跳跃的振幅[3]。这样的系统表现出许多不寻常的性质，例如非厄米趋肤效应，其中边界条件从周期性变为开放会完全改变哈密顿量的谱，并局部化所有特征向量[4-6]。它们还可以表现出独特的拓扑能带结构 [7,8]，甚至可以产生新颖的相变物理 [9]。该领域的大多数工作都假设定向相互作用的存在作为建立模型的起点，而不必担心微观机制。在量子领域，这可能会有问题，因为它通常相当于对开放量子系统的不完整描述（其中包括广义阻尼效应，而不考虑随之而来的相应量子涨落）[10]。在这些笔记中，我们（希望）以完全符合量子力学的方式，通过外部驱动在微观上实现非互易相互作用的方法提供了教学介绍。使用一个极其简单的三点玻色子环模型，我们明确展示了非互易散射（隔离器或循环器所需要的）如何直接与环内的非互易传播相关联，如有效非厄米哈密顿量所述。我们以一种包含所有相关量子噪声效应的方式来做到这一点。这个简单的例子强调了一个普遍原则：实现非互易相互作用既需要打破时间反转对称性（因为存在非平凡的合成规范场），也需要耗散。然后，我们使用这个玩具模型来推导一个量子主方程，该方程编码环内的非互易隧穿。这明确展示了非互易性是如何通过平衡相干哈密顿相互作用与相应类型的耗散相互作用（由非局部耦合到系统自由度的耗散库介导）而出现的。通过这个例子，我们表明这个量子主方程的基本结构可用于使两个系统之间的任何起始哈密顿相互作用完全非互易。我们将其与级联量子系统理论（其中非互易相互作用通过耦合到外部单向波导然后积分出来产生）和测量加前馈协议的量子描述（由于信息的单向流动，它们本质上是非互易的）联系起来。因此，我们的工作为参考文献 [ 11 ] 和 [ 12 ] 中介绍的产生非互易量子相互作用的基本方法提供了教学介绍。它以多种方式补充了那里的分析（例如，通过讨论与非厄米汉密尔顿量的具体联系，并通过评论非厄米相互作用产生纠缠的能力）。
非互易超导电路中的硬件编码网格状态
我们提出了一种由两个约瑟夫森结组成的电路设计，这两个结由一个非互易元件（回转器）耦合，回转器的基态空间是双重退化的。基态是 Gottesman-Kitaev-Preskill 代码的近似代码字。我们通过计算该系统与晶体中单个电子的问题的等效性来确定电路的低能动态，该电子被限制在二维平面内，并受到强均匀磁场的影响。我们发现该电路可以自然地抵御超导电路中常见的噪声信道，例如电荷和通量噪声，这意味着它可用于被动量子误差校正。我们还为实验实现提出了实际的设计参数，并描述了执行逻辑一和二量子比特门、状态准备和读出的可能协议。
非互易光机械纠缠可减少背向散射损失
近年来，非互易物理取得了迅速发展，其独特应用包括不受反向作用影响的信号传输或处理、手性网络和隐形传感[1]。通过破坏洛伦兹互易性，人们已经利用原子[2,3]、固体器件[4–12]和合成材料[13–19]实现了经典信息（即平均光子数）的单向流。同样，也可以实现量子光二极管或量子信息的单向流。事实上，人们已经证明了单光子及其量子涨落的非互易控制，例如单光子二极管[20,21]或循环器[22]，以及单向光子阻塞[23,24]，这为手性量子工程[25–28]提供了关键工具。然而，到目前为止，在经典和量子区域之间切换单个非互易装置的可能性，以及用非互易装置保护量子纠缠的可能性尚未被揭示。在这里，我们提出了如何在腔光力学（COM）中实现非互易量子纠缠，揭示其在传统设备中无法实现的独特性质。具有相干光运动耦合的 COM 设备 [29,30] 已广泛用于大质量物体的量子控制 [31 – 36]，特别是 COM 纠缠 [37 – 45] 或 COM 传感器 [46 – 48]。最近，甚至在光和 40 公斤镜子之间也观察到了室温下的量子关联 [49] 。在这里，我们表明 COM 纠缠可以以高度不对称的方式进行操纵，并且由此产生的非互易纠缠具有反直觉的能力，可以保持其