論文の概要: Coherent Resonant Coupling between Atoms and a Mechanical Oscillator
Mediated by Cavity-Vacuum Fluctuations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.08238v2
- Date: Fri, 3 Feb 2023 03:53:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 11:52:15.504992
- Title: Coherent Resonant Coupling between Atoms and a Mechanical Oscillator
Mediated by Cavity-Vacuum Fluctuations
- Title（参考訳）: キャビティ・真空揺らぎを介する原子と機械振動子とのコヒーレント共振結合
- Authors: Bo Wang, Jia-Ming Hu, Vincenzo Macr\`i, Ze-Liang Xiang, Franco Nori
- Abstract要約: 原子は空洞場の量子真空ゆらぎによって機械振動子と結合可能であることを示す。
可動ミラーと原子からなる共振器からなるハイブリッド量子系では、これらの過程は2つの対生成機構によって支配される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.403770702932551
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We show that an atom can be coupled to a mechanical oscillator via quantum
vacuum fluctuations of a cavity field enabling energy transfer processes
between them. In a hybrid quantum system consisting of a cavity resonator with
a movable mirror and an atom, these processes are dominated by two
pair-creation mechanisms: the counterrotating (atom-cavity system) and
dynamical Casimir interaction terms (optomechanical system). Because of these
two pair-creation mechanisms, the resonant atom-mirror coupling is the result
of high-order virtual processes with different transition paths well described
in our theoretical framework. We perform a unitary transformation to the
atom-mirror system Hamiltonian, exhibiting two kinds of multiple-order
transitions of the pair creation. By tuning the frequency of the atom, we show
that photon frequency conversion can be realized within a cavity of multiple
modes. Furthermore, when involving two atoms coupled to the same mechanical
mode, a single vibrating excitation of the mechanical oscillator can be
simultaneously absorbed by the two atoms. Considering recent advances in strong
and ultrastrong coupling for cavity optomechanics and other systems, we believe
our proposals can be implemented using available technology.
- Abstract（参考訳）: 原子は空洞場の量子真空ゆらぎによって機械振動子に結合することができ、それらの間のエネルギー伝達プロセスを可能にする。
キャビティ共振器と可動ミラーと原子からなるハイブリッド量子システムでは、これらのプロセスは逆回転(原子キャビティシステム)と動的カシミール相互作用項(オプトメカニカルシステム)の2つの対生成機構によって支配される。
これらの2つのペア生成機構により、共鳴原子-ミラーカップリングは、理論の枠組みでよく説明されている異なる遷移経路を持つ高次仮想プロセスの結果である。
我々は、原子-ミラー系ハミルトニアンへのユニタリ変換を行い、ペア生成の2種類の多重次遷移を示す。
原子の周波数をチューニングすることにより、光子周波数変換を複数のモードのキャビティ内で実現できることを示す。
さらに、同じメカニカルモードに結合した2つの原子を含む場合、メカニカル発振器の1つの振動励起を同時に2つの原子に吸収することができる。
キャビティ光力学や他のシステムにおける強強結合の最近の進歩を考えると,提案手法は利用可能な技術を用いて実装できると考えている。
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