由Dzyaloshinskii-Moriya相互作用耦合的量子比特产生的量子非互易性

该研究团队通过理论研究表明,在原本非手性的波导量子电动力学体系中,引入Dzyaloshinskii-Moriya相互作用(DMI)可诱导量子非互易效应。通过构建完整的量子主方程和输入输出形式体系,研究人员分析了与一维波导耦合并被相干场驱动的二能级系统,发现设计的DMI可在原有互易系统中实现强非互易性,其可调行为受驱动强度、失谐量及DMI相位调控。该机制不仅能展示非互易传输,还可实现非互易量子纠缠与光子聚束。由于特定退相干通道被抑制,系统可演化至纯态,这种纯态会导致与功率无关的完美透明现象。研究推导出的条件取决于传播相位、两个量子比特的相对失谐以及交换相互作用。在这些纯态工作点上,稳态纠缠呈现互易性并具有闭式解;偏离这些点时,相位调控能产生强纠缠非互易性。DMI还会重塑光子统计特性,重新分布双光子关联,将超聚束效应从无DMI时的透射通道转移至有限DMI时的反射通道。这些发现确立了DMI作为多功能资源在波导量子电动力学中的价值,无需手性波导即可实现隔离器、路由器及超聚束光源等器件对非互易性、透明性、纠缠和光子关联的调控。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-11 19:00

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