論文の概要: Coherent coupling between multiple ferrimagnetic spheres and a microwave
cavity in the quantum-limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.08908v3
- Date: Thu, 3 Mar 2022 21:54:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-09 05:02:13.190434
- Title: Coherent coupling between multiple ferrimagnetic spheres and a microwave
cavity in the quantum-limit
- Title（参考訳）: 量子限界における多重強磁性球とマイクロ波空洞のコヒーレントカップリング
- Authors: Nicol\`o Crescini, Caterina Braggio, Giovanni Carugno, Antonello
Ortolan, Giuseppe Ruoso
- Abstract要約: 電子のスピン共鳴はマイクロ波キャビティモードに結合し、光子-マグノンハイブリッド系を得る。
本稿では, 単一空洞に結合した多数の強磁性球の挙動を実験的に検証する。
最適制御型ハイブリッドシステムの新しい応用を,多数のサンプルを埋め込んだセットアップに応用できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The spin resonance of electrons can be coupled to a microwave cavity mode to
obtain a photon-magnon hybrid system. These quantum systems are widely studied
for both fundamental physics and technological quantum applications. In this
article, the behavior of a large number of ferrimagnetic spheres coupled to a
single cavity is put under test. We use second-quantization modeling of
harmonic oscillators to theoretically describe our experimental setup and
understand the influence of several parameters. The magnon-polariton dispersion
relation is used to characterize the system, with a particular focus on the
vacuum Rabi mode splitting due to multiple spheres. We combine the results
obtained with simple hybrid systems to analyze the behavior of a more complex
one, and show that it can be devised in such a way to minimize the degrees of
freedom needed to completely describe it. By studying single-sphere coupling
two possible size-effects related to the sample diameter have been identified,
while multiple-spheres configurations reveal how to upscale the system. This
characterization is useful for the implementation of an
axion-to-electromagnetic field transducer in a ferromagnetic haloscope for dark
matter searches. Our dedicated setup, consisting in ten 2 mm-diameter YIG
spheres coupled to a copper microwave cavity, is used for this aim and studied
at mK temperatures. Moreover, we show that novel applications of
optimally-controlled hybrid systems can be foreseen for setups embedding a
large number of samples.
- Abstract（参考訳）: 電子のスピン共鳴はマイクロ波共振器モードと結合して光子-マグノンハイブリッド系を得ることができる。
これらの量子系は基礎物理学と技術量子応用の両方で広く研究されている。
本稿では, 単一空洞に結合した多数の強磁性球体の挙動を試験的に検討する。
理論上は高調波発振器の2次量子化モデルを用いて実験のセットアップを記述し,複数のパラメータの影響を理解する。
マグノン-ポラリトン分散関係は、複数の球面による真空ラビモード分割に特に焦点をあてて、系を特徴づけるために用いられる。
得られた結果を単純なハイブリッドシステムと組み合わせることで,より複雑なシステムの挙動を解析し,完全な記述に必要な自由度を最小化する方法として考案できることを示す。
単球結合の研究により、試料径に関連する2つの可能なサイズ効果が同定され、複数球配置はシステムのスケールアップ方法を明らかにする。
この特性は、暗黒物質探索のための強磁性ハロスコープにおける軸-電界トランスデューサの実装に有用である。
銅マイクロ波共振器に結合した直径2mmのyig球体10個を専用に設置し,mk温度で実験を行った。
さらに,多数のサンプルを埋め込んだ環境において,最適制御型ハイブリッドシステムの新たな応用が期待できることを示す。
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