論文の概要: Energy-level-attraction and heating-resistant-cooling of mechanical
resonators with exceptional points
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.13587v1
- Date: Fri, 27 Nov 2020 07:26:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-22 20:46:59.744401
- Title: Energy-level-attraction and heating-resistant-cooling of mechanical
resonators with exceptional points
- Title（参考訳）: 異点を有する機械共振器のエネルギーレベル誘導と耐熱冷却
- Authors: Cheng Jiang, Yu-Long Liu, Mika A. Sillanp\"a\"a
- Abstract要約: 合成フォノンゲージ場下での機械共振器のエネルギー準位進化と基底状態冷却について検討した。
非相反フォノン輸送に基づく耐熱性地中冷却法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.167554518801207
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We study the energy-level evolution and ground-state cooling of mechanical
resonators under a synthetic phononic gauge field. The tunable gauge phase is
mediated by the phase difference between the $\mathcal{PT}$- and
anti-$\mathcal{PT}$-symmetric mechanical couplings in a multimode
optomechanical system. The transmission spectrum then exhibits the asymmetric
Fano line shape or double optomechanically induced transparency by modulating
the gauge phase. Moreover, the eigenvalues will collapse and become degenerate
although the mechanical coupling is continuously increased. Such
counterintuitive energy-attraction, instead of anti-crossing, attributes to
destructive interferences between $\mathcal{PT}$- and
anti-$\mathcal{PT}$-symmetric couplings. We find that the energy-attraction, as
well as the accompanied exceptional points (EPs), can be more intuitively
observed in the cavity output power spectrum where the mechanical eigenvalues
correspond to the peaks. For mechanical cooling, the average phonon occupation
number becomes minimum at these EPs. Especially, phonon transport becomes
nonreciprocal and even ideally unidirectional at the EPs. Finally, we propose a
heating-resistant ground-state cooling based on the nonreciprocal phonon
transport, which is mediated by the gauge field. Towards the quantum regime of
macroscopic mechanical resonators, most optomechanical systems are ultimately
limited by their intrinsic cavity or mechanical heating. Our work revealed that
the thermal energy transfer can be blocked by tuning the gauge phase, which
supports a promising route to overpass the notorious heating limitations.
- Abstract（参考訳）: 合成フォノニックゲージ場における機械共振器のエネルギー準位発展と基底状態冷却について検討した。
可変ゲージ位相は、マルチモード光機械系における$\mathcal{pt}$- と anti-$\mathcal{pt}$-symmetric mechanical couplings の位相差によって媒介される。
透過スペクトルは、ゲージ位相を変調して非対称なファノ線形状または二重光学的に誘起される透明性を示す。
さらに、機械的結合が継続的に増大しても固有値が崩壊して縮退する。
このような直感的エネルギー誘引は、反交差ではなく、$\mathcal{PT}$-と$-\mathcal{PT}$-対称結合の間の破壊的干渉に起因する。
機械的固有値がピークに対応するキャビティ出力パワースペクトルにおいて,エネルギートラクションとそれに伴う例外点(EP)がより直感的に観測できることがわかった。
機械冷却の場合、これらのEPでは平均フォノン占有数が最小となる。
特にフォノン輸送は非相反し、EPでは理想的には一方向になる。
最後に、ゲージ場を媒介とした非相反フォノン輸送に基づく耐熱性地中冷却を提案する。
マクロメカニカル共振器の量子状態に向けて、ほとんどのオプトメカニカルシステムは本質的に空洞や機械的加熱によって制限される。
我々の研究により、熱エネルギー移動はゲージ位相を調整し、悪名高い加熱限界を乗り越えるための有望な経路をサポートすることでブロックできることが判明した。
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