量子科技中心_量科网

腔量子电动力学(cQED)架构已知能够从相干驱动的单量子发射器中产生传统的激光特征。本文对一个由非相干泵浦的三能级发射器与单个腔模强耦合组成的开放量子系统进行了数值分析。特别地，该团队聚焦于截断希尔伯特空间中维度高达 \(N=51\) 的三个腔光子数 (\(n_p\)) 区域：深量子区 (\(n_p \leq 1\))、中间量子区 (\(2 \leq n_p \leq 50\)) 和半经典区 (\(n_p \gg 50\))。该研究探究了在完全绕过相干驱动需求的条件下进入激光发射区域的光子阈值，揭示了激光行为可以从极小的光子群体中涌现。例如，通过求解林德布拉德主方程，该研究发现激光在受激辐射占主导自发辐射的中间量子区趋于稳定。该团队进一步观察到该区域内的亚泊松光子统计特性，这由甜甜圈状的维格纳分布、接近一的二阶相干函数 \(g^{(2)}(0) \approx 1\) 以及最小化的曼德尔 \(Q\) 参数所证实。然而，在 \(10 < n_p < 50\) 的范围内，该团队在较高的非相干泵浦速率下观察到相干性的丧失，导致了自猝灭现象。在半经典区域 (\(n_p \gg 50\))，通过针对所选系统参数的平均场近似处理，该研究发现激光在非相干泵浦速率 \(Γ\approx 65\)（以原子衰变率 \(γ_{12}\) 为单位）处发生猝灭。该团队的发现可用于定义单发射器光源的工作极限，从而为纳米激光器和可扩展量子网络的发展提供有用的指导。