嵌入量子比特的混合光机械器件的量子光学响应

我们从理论上研究了一个混合量子光机械系统中的光学响应，该系统由两个光学耦合的微腔组成，其中一个二能级系统（量子比特）嵌入在可移动膜上。该量子比特可以是通过与机械振子线性Jaynes-Cummings相互作用而耦合的缺陷，或通过非线性相互作用与机械模式耦合的超导电荷量子比特。我们发现，通过适当调节系统参数，可以产生相干完美透射（CPT）、相干完美合成（CPS）和光机械诱导吸收（OMIA）。我们发现，量子比特及其与机械振子的相互作用成为控制这些量子光学性质的新手段。与纯光机械情形（即无量子比特时）仅能达到三个点相比，量子比特的存在导致了可实现CPT和CPS的四个点。这表明量子比特的存在为我们提供了更多灵活性，以选择可实现并控制CPT和CPS的合适参数区间。我们还发现，OMIA在线性与非线性情形下均呈现三个 distinct 峰。在无量子比特时，OMIA转化为光机械诱导透射（OMIT）。量子比特衰减率的增加也显示出从OMIA到OMIT的过渡。我们的研究揭示，与非线性情形相比，线性情形对系统参数变化的光学响应相对更迅速（更敏感）。这展示了该混合系统在设计中可调谐全光开关和光子路由器方面的潜在用途，二者均是量子信息网络的重要元件。