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:
摘要:激光无处不在,用于信息存储,处理,通信,传感,生物学研究和医疗应用。为了减少其能量和材料的使用,一个关键的追求是将激光器降低到纳米腔。获得最小的模式量需要等离激液腔,但是对于这些,增益仅来自一个或几个发射器。到目前为止,由于增益低和空腔损失高,在此类设备中的激光是无法实现的。在这里,我们演示了一种接近单分子发射极制度的等离激液量的“发射器激光”的形式。少数发射机的激光过渡显着宽广,取决于分子的数量及其各个位置。我们表明,可以通过开发一种延伸以前的弱耦合效率的方法来理解这种非标准的少数发射机。我们的工作为开发纳米剂应用以及以少数发射器的极限开发的基础研究铺平了道路。
摘要:激光无处不在,用于信息存储,处理,通信,传感,生物学研究和医疗应用。为了减少其能量和材料的使用,一个关键的追求是将激光器降低到纳米腔。获得最小的模式量需要等离激液腔,但是对于这些,增益仅来自一个或几个发射器。到目前为止,由于增益低和空腔损失高,在此类设备中的激光是无法实现的。在这里,我们演示了一种接近单分子发射极制度的等离激液量的“发射器激光”的形式。少数发射机的激光过渡显着宽广,取决于分子的数量及其各个位置。我们表明,可以通过开发一种延伸以前的弱耦合效率的方法来理解这种非标准的少数发射机。我们的工作为开发纳米剂应用以及以少数发射器的极限开发的基础研究铺平了道路。
N. Farchmin、P. Trunschke、M. Eigel、S. Heidenreich 15:50 通过线性回归方法将抛物线与测试点的两个相关坐标进行匹配 J.Puchalski、ZLWarsza
第 6 章 场发射 6.1 简介 电子束在许多应用和基础研究工具中起着核心作用。例如,电子发射用于阴极射线管、X 射线管、扫描电子显微镜和透射电子显微镜。在许多此类应用中,希望获得高密度的窄电子束,且每束的能量分布紧密。所谓的电子枪广泛用于此目的,它利用热阴极的热电子发射来操作。然而,由于发射电子的热展宽,实现具有窄能量分布的电子束很困难。因此,冷阴极的场发射备受关注,但需要大的电场导致尖端表面的原子迁移,因此难以实现长时间稳定运行。碳纳米管可能为这些问题提供解决方案。事实上,碳纳米管在冷场发射方面具有许多优势:与金属和金刚石尖端相比,纳米管尖端的惰性和稳定性可以长时间运行;冷场发射的阈值电压低;工作温度低;响应时间快、功耗低、体积小。本章后面将讨论,利用纳米管优异场发射特性的原型设备已经得到展示。这些设备包括 X 射线管 [Sug01]、扫描 X 射线源 [Zha05]、平板显示器 [Cho99b] 和灯 [Cro04]。在详细介绍场发射之前,我们先介绍一下早期的实验工作,这些工作确立了碳纳米管在场发射方面的前景 [Hee95]。图 6.1 显示了测量碳纳米管薄膜场发射的实验装置。其中,碳纳米管薄膜(纳米管垂直于基底)用作电子发射器。铜网格位于纳米管薄膜上方 20 微米处,由云母片隔开。在铜网格和纳米管薄膜之间施加电压会产生一束电子,该电子束穿过铜网格,并在距离铜网格 1 厘米的电极处被检测到。 (需要注意的是,这些实验是在高真空条件下进行的,场发射装置位于真空室中,残余压力为 10 -6 托。)图 6.1 显示了这种装置的电流与电压曲线,表明正向偏置方向的电流大幅增加(发射类似于二极管:对于负电压,电流非常小)。为了验证光束确实由电子组成,光束在磁场中偏转,偏转对应于具有自由电子质量的粒子的偏转。该图的插图显示了 ( ) 2 log / IV vs 1 V − 的图,即所谓的 Fowler-Nordheim 图(更多信息请参见
量子场理论在存在强背景字段的情况下包含有关量子计算机有一天可能提供有价值的合成资源的相互关系的问题。在NISQ时代,考虑更简单的基准概率,以开发可行的方法,确定当前硬件的关键局限性并构建新的仿真工具。在这里,我们使用实时非线性BREIT-WHEELER配对生产作为原型过程,对3+1维的强场QED(SFQED)进行量子模拟。在毛茸茸的伏尔科夫模式的扩展中,强烈的Qed hamiltonian被解散和截断,与Breit-wheeler相关的相互作用转化为量子电路。量子模拟与经典模拟非常吻合,包括我们开发并适应具有时间依赖性汉密尔顿的Trotterterization的不对称解答算法。我们还讨论了SFQED量子模拟的长期目标。
在光学介质中,电荷保守性要求在某个位置诱导的光场诱导的电荷密度增加,始终伴随着另一个位置的减少,导致无净宏观诱导的电荷密度。因此,宏观光学场的ρIND¼0和ρ总¼ρext。相比之下,在光学介质中可以存在诱导的J IND6¼0的宏观电流密度。在不含外部源的光学介质中,JExt¼0和ρ总计¼ρeven¼0,但是J总¼J结合了Jcond¼jcond¼jind6¼0:j bound和j bond cond is t is j bound和j cond is t is t to to to optical field均应诱导电流。边界电子极化电流j结合是一个位移电流,始终包含在∂d=∂t项中,但在(1.5)中的J项中不包含。传导电流J Cond也是诱导的电流,但它是由介质中的自由电荷载体携带的。在不存在外部电流和外部电荷的情况下,麦克斯韦方程的形式取决于如何处理传导电流。通常有两种选择。
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