两态光系统的热力学与态预paration

将两能级量子系统耦合到热环境是一 fundamental 的问题，适用于从量子比特态预paration到自旋模型等领域。然而，尽管沃尔斯塔子模型中沸尔蒙玻色子填充两能级系统的热力学问题概念上简单，却在实验上极少实现。本文使用光学染料微腔平台，对光子在两模系统中进行热化处理，该系统具有可调化学势。通过脉冲激发，观察到两个量子态之间的约瑟夫森振荡，表明可实现相干操控。相反，在稳态条件下，观察到两模系统的热化。由于本征态之间的能量分裂比热能小两个数量级，在低占据数下，两种模式的占据几乎相等，符合玻尔兹曼统计预期。对于较大的占据数，观察到基态的有效填充和上层能级在高填充下饱和，符合量子统计预期。我们的实验为量子技术中的态预paration以及量子热力学研究提供了前景。