論文の概要: Demonstrating levitation within a microwave cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.01309v2
• Date: Fri, 5 Mar 2021 23:00:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-17 20:07:22.643406
• Title: Demonstrating levitation within a microwave cavity
• Title（参考訳）: マイクロ波空洞内における浮揚の実証
• Authors: Nabin K. Raut, Jeffery Miller, Raymond Chiao, Jay E. Sharping
• Abstract要約: 超伝導アルミニウム同軸四方波スタブキャビティ内における浮遊ミリスケールネオジムマグネットによる最初の実験を報告する。 共振スペクトルは、5Kから50mKの温度の間のベクトルネットワークアナライザ(VNA)を介して収集され、空洞内の磁石の運動が明らかになる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Levitated systems are desirable due to reduced clamping losses and reduced thermal contact. These advantageous properties have been exploited in optomechanics to achieve ultra-strong coupling between the mechanical mode and the electromagnetic mode. Such schemes provide an opportunity for the quantum manipulation of a macroscopic system. In this letter, we report the first successful experiments with a levitated millimeter-scale neodymium magnet within a centimeter-scale superconducting aluminum coaxial quarter-wave stub cavity. The magnet levitated near the top of the stub, where the electric field is concentrated, perturbs the electric field distribution allowing for small perturbations in the magnet's position to be detected through shifts in the resonance frequency. Resonance spectra are collected via a vector network analyzer (VNA) between temperatures of 5 K and 50 mK revealing movement of the magnet inside of the cavity. Room temperature measurements and finite element calculations are done to calculate the shift in frequency for various positions of the magnet, and an experimentally measured 100 MHz upshift when transitioning into a superconducting state confirms levitation with remanences up to 140 times stronger than the critical field of the aluminum. We achieve levitation heights of 1 - 1.8 mm. We investigate the dependence of levitation height and levitation temperature on the strength of the magnet and, surprisingly, we observe that the levitation temperature and height both increase with permanent magnet strength. Our work describes a novel macroscopic mechanical system capable of sensing and transducing forces, thus allowing for the coupling of disparate classical and quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 緩和システムは、クラッピング損失の低減と熱接触の低減により望ましい。 これらの有利な性質は、機械モードと電磁モードの間の超強結合を達成するために光メカニクスで活用されている。 このようなスキームは、マクロシステムの量子操作の機会を提供する。 本報告では,1センチスケール超伝導アルミニウム同軸準波スタブキャビティ内での浮遊ミリスケールネオジム磁石による最初の実験を報告する。 磁束は、電界が集中しているスタブの先端付近に浮き彫りにされ、共鳴周波数のシフトによって磁石の位置の小さな摂動を検出することができるように電界分布を摂動する。 共鳴スペクトルはベクターネットワークアナライザ(vna)を介して5kから50mkの温度の間で収集され、キャビティ内の磁石の動きが明らかにされる。 室温測定と有限要素計算を行い、磁石の様々な位置の周波数変化を計算し、超伝導状態に遷移する際の100MHzのアップシフトを実験的に測定し、アルミニウムの臨界磁場の最大140倍の値で浮上を確認する。 隆起高さは1 - 1.8mmに達する。 永久磁石の強度に及ぼす浮上高さと浮上温度の影響を調べたところ, 浮上温度と上昇高さは永久磁石強度とともに増加することがわかった。 本研究は, 異なる古典系と量子系のカップリングを可能にする, 力の検出と伝達が可能な新しいマクロ力学系について述べる。

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