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87 Rb D1 线上高效、可调且稳定的窄带光子对源
摘要：我们介绍了一种高效、稳定的 87 Rb D1 线 (795 nm) 光子源，其窄带宽为 δ = 226(1) MHz。该源基于远低于阈值的单片光学参量振荡器中的非简并、腔增强自发参量下转换。该装置可高效耦合到单模光纤。实现了 η heralded = 45(5) % 的预示效率，检测到的未校正光子对数为 3.8 × 10 3 /(s mW)。对于高达 5 × 10 5 /s 的对生成率，该源发射的预示单光子具有归一化的预示二阶相关函数 g ( 2 ) c < 0.01。由于采用单片配置，该源本质上是稳定的。在没有对发射频率进行主动反馈的情况下，频率漂移量约为每小时 δ /20。我们通过施加机械应变实现了 2 GHz 以上范围内源频率的微调。
补充信息 将金刚石中的氮空位中心自旋与葡萄二聚体耦合
为了模拟 NV 自旋对 MW 场（特别是磁场分量）的响应，使用量子主方程方法推导出理论方程。在室温下，NV 自旋包含 NV − 的基态和激发自旋三重态、NV − 的两个中间态以及两个 NV 0 态。由于 1 A 1 的自旋寿命远小于 1 E 的寿命（参见正文），因此单重态实际上被假定为一个状态（1 E）。NV 0 态的包含解释了导致电荷状态切换的电离效应。在 NV 0 态下，它可以被光泵送回 NV − 的基态三重态。图 S.I.1 显示了由九个能级组成的 NV 能量图。如果忽略电离效应，在简并三重态的情况下，可以使用具有更少能级的更简单的模型。建模 ODMR 的基本状态是 NV − 的基态、中间态和激发态。但是，由于 NV 0 和 NV − 之间的跃迁速率
调整两个相干耦合量子发射器的超辐射和亚辐射性质
量子纠缠态的控制和操纵对于量子技术的发展至关重要。一种有前途的途径是通过它们的光学偶极-偶极相互作用耦合固态量子发射器。纠缠本身就具有挑战性，因为它需要发射器之间的纳米距离和近乎简并的电子跃迁。在这里，我们实施高光谱成像来识别耦合的二苯并蒽分子对，并通过使用斯塔克效应调整分子光学共振来找到最大纠缠的超辐射和亚辐射电子态的独特光谱特征。我们展示了使用振幅和相位定制的激光场对长寿命亚辐射离域态进行远场选择性激发。耦合分子的光学纳米显微镜揭示了由其激发路径中的量子干扰引起的空间特征，并揭示了每个发射器的位置。受控电子态叠加将有助于破译由相干耦合控制的更复杂的物理或生物机制并开发量子信息方案。
光学捕获分子的激光冷却 - Doyle Group
超冷分子是许多重要应用的理想平台，从量子模拟 1 – 5 和量子信息处理 6, 7 到基础物理的精密测试 2, 8 – 11。生产捕获的、致密的超冷分子样品是一项具有挑战性的任务。一种很有前途的方法是直接激光冷却，它可以应用于几类不易由超冷原子组装的分子 12, 13。在本文中，我们报告了激光冷却 CaF 分子捕获样品的生产，其密度为 8! × !10 7 cm − 3，相空间密度为 2! × !10 − 9，比自由空间中的亚多普勒冷却样品高 35 倍 14。这些进展是通过将光学捕获的分子有效地激光冷却到远低于多普勒极限而实现的，这是迈向许多未来应用的关键一步。这些领域包括超冷化学和量子模拟，其中需要保守地捕获低温致密样品。此外，冷却光学捕获分子的能力为量子简并开辟了新途径。
摘要集
设计出同时在外部和内部自由度上具有关联的大质量粒子对是一项重大挑战，但对于推进物理学和量子技术的基本测试至关重要。我们通过实验展示了一种生成具有明确自旋和动量模式的原子对的机制。该机制通过光学腔中的超辐射光子交换过程将来自简并玻色气体的原子耦合起来，通过单个通道或两个可辨别的通道产生原子对。该方案与碰撞相互作用无关，速度快且可调。我们观察到原子对的集体增强生成，并探测了动量空间中的自旋间相关性。我们描述了新出现的原子对统计数据，发现观察到的动力学与主要由相应原子模式中的真空涨落所引发的动力学一致。结合我们对涉及明确动量模式的相干多体振荡的观察，我们的结果为使用纠缠物质波的量子增强干涉测量和量子模拟实验提供了光明的前景。
利用导波驱动的超表面塑造自由空间光
具有无与伦比的光可控性的超表面已显示出彻底改变传统光学的巨大潜力。然而，它们主要需要外部光激发，这使得它们很难完全集成到芯片上。另一方面，集成光子学可以将光学元件密集地封装在芯片上，但它限制了自由空间光的可控性。在这里，通过将超表面装在波导上，我们将导波塑造成任何所需的自由空间模式，以实现复杂的自由空间功能，例如平面外光束偏转和聚焦。这种超表面还打破了有源微环谐振器中顺时针和逆时针传播的回音壁模式的简并性，从而导致片上直接轨道角动量激光。我们的研究展示了一条跨集成光子学和自由空间平台完全控制光的可行途径，并为创建具有灵活访问自由空间的多功能光子集成设备铺平了道路，这使得通信、遥感、显示器等领域的大量应用成为可能。
强驱动状态下的翻转模式电子偶极自旋共振
使用传统的电子偶极自旋共振 (EDSR) 实现自旋量子比特的高保真控制需要约 1 mTnm −1 的大磁场梯度（这也会将量子比特与电荷噪声耦合）和 1 mV 量级的大驱动幅度。翻转模式是驱动双量子点中电子 EDSR 的另一种方法，其中两个点之间的大位移提高了驱动效率。我们建议在强驱动范围内操作翻转模式，以充分利用两个点之间的磁场差异。在模拟中，降低的所需磁场梯度将电荷噪声的保真贡献抑制了两个数量级以上，同时提供高达 60 MHz 的拉比频率。然而，硅中导带的近简并引入了谷自由度，这会降低强驱动模式的性能。这就需要进行依赖于谷值的脉冲优化，并且使强驱动机制的操作变得值得怀疑。
化学气相沉积三硫化钛纳米结构中的异常重掺杂
纳米级过渡金属三硫属化物如 TiS 3 在基础研究和应用开发方面都表现出巨大的潜力，但它们的自下而上的合成策略尚未实现。在这里，我们探索了 TiS 3 的化学气相沉积 (CVD) 合成，其晶格各向异性使得其能够沿 b 轴优先生长，从而得到长宽比可通过生长温度调节的矩形纳米片或纳米带。所获得的纳米结构在保持与原始半导体 TiS 3 一样的光谱和结构特征的同时，表现出高电导率和超低载流子活化势垒，有望作为纳米级导体。我们的实验和计算结果表明，CVD 生长的 TiS 3 中 S 2 − 2 空位的存在是造成重 n 型掺杂直至简并能级的原因。此外，预计通过用环境中的氧原子钝化 S 2 − 2 空位可以恢复半导体性能。因此，这项工作预示着利用缺陷工程三硫属化物半导体构建纳米级电子器件的诱人可能性。
云端的量子计算硬件
图 1 (A) 来自参考文献 [23] 的同心 transmon 量子比特设计及其等效电路图（插图）。两个超导岛（绿色和蓝色）由一个小的约瑟夫森结桥（橙色）分流。使用共面波导谐振器（红色）读出量子比特状态。该读出谐振器电感耦合到信号线（黑色）。（B）transmon 量子比特的状态由约瑟夫森结的正弦电位（黑色实线）决定。在相位基（Δφ）中求解，特征能量（实线）可以用谐振子（虚线，相应颜色）来近似，其简并性通过结上的电容充电能量的一阶校正来消除[24 – 26]。（C）布洛赫球面图。基态 j 0 i 和第一个激发态 j 1 i 用于定义量子比特的逻辑状态 j ψ i ，它是 j 0 i 和 j 1 i 的线性组合，具有各自的复振幅 α 和 β 。j ψ i 可以通过电压脉冲和门控操作进行操纵，并通过投影到指定的测量基础上进行读出
用于零能边缘态纳米电子学的外延石墨烯平台
由于光刻图案化沉积石墨烯中普遍存在边缘无序，以及缺乏新的电子学范式，石墨烯最初有望取代硅，但这一希望落空了。本文我们证明了在碳化硅衬底（外延石墨烯）上外延生长的传统图案化石墨烯中的退火边缘由衬底稳定，并支持受保护的边缘状态。边缘状态的平均自由程大于 50 微米，比本体状态大 5000 倍，并且涉及理论上意想不到的马约拉纳类零能量非简并准粒子，该准粒子不会产生霍尔电压。在无缝集成结构中，边缘状态形成零能量一维弹道网络，在带带结处具有基本无耗散的节点。无缝器件结构提供了各种切换可能性，包括低温下的量子相干器件。这使得外延石墨烯成为技术上可行的石墨烯纳米电子学平台，有可能取代硅纳米电子学。