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直接检测的光力学暗物质仪器
我们根据一种直接检测低质量暗物质的新方法提出了光学机械深色仪器（ODIN）。我们考虑在光力学腔中与超流体氦气相互作用。使用有效的场理论，我们计算了在高度人口组成的，驱动的腔体模式下，暗物质从声子上散射的速率。这个散射过程将声子沉积到其基态的第二个声学模式中。然后，通过与泵激光器的光力相互作用将沉积的声子（μEV范围）转换为光子（EV范围）。该光子可以有效地检测到该光子，从而提供了一种敏感的探测kev比例暗物质的手段。我们提供了对背景的现实估计，并讨论了与此类实验相关的技术挑战。我们计算了关于暗物质的投影限制 - 暗物质质量的核子相互作用范围为0.5至300 keV，并估计将来的设备可以探测到低至Oð10-32cm 2的横截面。
超导电路中的量子光学和波导量子电动力学
波导电路量子电动力学（波导电路 QED）研究一维超导电路与光物质的相互作用。在电路 QED 中，自然原子被由非线性约瑟夫森结组成的超导量子比特所取代，从而产生与真实原子一样的非谐波能谱。利用超导量子比特，可以研究量子光学现象，并达到由于与电磁场的弱耦合而难以用真实原子实现的新状态。波导 QED 中降维到一维会增加电磁场的方向性，从而减少损耗。在本论文中，我们首先介绍电路量化，为下一部分奠定基础，在下一部分中，我们将研究耦合到半无限传输线的 transmon（电荷不敏感的人工原子）。耦合到半无限波导的原子称为镜子前的原子，是所有附加论文的主题。我们接着总结论文 I 和论文 III 的主要结果：在论文 I 中，我们研究了耦合到半无限传输线的传输子的自发辐射，其中我们考虑了时间延迟效应。我们发现系统动力学在很大程度上取决于与传输线的耦合强度以及原子相对于电磁场的位置，从而导致 Purcell 效应或收敛到具有有限激发概率的暗态。在论文 III 中研究的高阻抗状态下，耦合到高阻抗传输线的传输子的性质发生了剧烈变化。它变得具有高反射性并与镜子一起产生自己的腔体，导致自发辐射动力学中出现腔体模式和真空 Rabi 振荡。