論文の概要: Large Single-Phonon Optomechanical Coupling between Quantum Dots and
Tightly Confined Surface Acoustic Waves in the Quantum Regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.01277v2
- Date: Wed, 24 Aug 2022 15:10:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-14 12:03:50.029140
- Title: Large Single-Phonon Optomechanical Coupling between Quantum Dots and
Tightly Confined Surface Acoustic Waves in the Quantum Regime
- Title（参考訳）: 量子レジームにおける量子ドットと高精細表面音波の単一音速オプトメカニカルカップリング
- Authors: Ryan A. DeCrescent, Zixuan Wang, Poolad Imany, Robert C. Boutelle,
Corey A. McDonald, Travis Autry, John D. Teufel, Sae Woo Nam, Richard P.
Mirin, and Kevin L. Silverman
- Abstract要約: 零点運動が大きい小型音響キャビティは高効率に必要である。
電気的, 光学的キャラクタリゼーションにより, このプラットフォームの有効性を実験的に確立する。
サブナチュラルライン幅を持つ光子とマイクロ波フォノンの変換を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7039969990048311
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Surface acoustic waves (SAWs) coupled to quantum dots (QDs), trapped atoms
and ions, and point defects have been proposed as quantum transduction
platforms, yet the requisite coupling rates and cavity lifetimes have not been
experimentally established. Although the interaction mechanism varies, small
acoustic cavities with large zero-point motion are required for high
efficiencies. We experimentally establish the feasibility of this platform
through electro- and opto-mechanical characterization of tightly focusing,
single-mode Gaussian SAW cavities at $\sim$3.6 GHz on GaAs. We explore the
performance limits of the platform by fabricating SAW cavities with mode
volumes approaching 6$\lambda^3$ and linewidths $\leq$1 MHz. Employing
strain-coupled single InAs QDs as optomechanical intermediaries, we measure
single-phonon optomechanical coupling rates $g_0 \approx 2\pi \times 1.2$ MHz.
Sideband scattering rates thus exceed intrinsic phonon loss, indicating the
potential for quantum optical readout and transduction of cavity phonon states.
To demonstrate the feasibility of this platform for low-noise ground-state
quantum transduction, we develop a fiber-based confocal microscope in a
dilution refrigerator and perform single-QD resonance fluorescence sideband
spectroscopy at mK temperatures. These measurements show conversion between
microwave phonons and optical photons with sub-natural linewidths.
- Abstract（参考訳）: 表面音響波(SAW)は量子ドット(QD)、閉じ込められた原子とイオン、点欠陥を量子トランスダクションプラットフォームとして提案されているが、必要な結合速度と空洞寿命は実験的に確立されていない。
相互作用機構は異なるが、高い効率では大きなゼロ点運動を持つ小さな音響キャビティが必要である。
GaAs上の1モードのガウスSAWキャビティを$\sim$3.6 GHzで電気的およびオプトメカニカルに評価することにより,このプラットフォームの実現可能性を確立する。
我々は,モードボリュームが6$\lambda^3$とlinewidths $\leq $1 mhzのsawキャビティを製作することにより,プラットフォームの性能限界を検討する。
ひずみ結合型単一InAsQDを光学中間体として用いることで、単フォノン光結合率$g_0 \approx 2\pi \times 1.2$ MHzを測定する。
サイドバンド散乱速度は内在的なフォノン損失を超え、量子光学的読み出しとキャビティフォノン状態の変換の可能性を示している。
低ノイズ基底量子トランスダクションのためのこのプラットフォームの実現可能性を示すため, 希釈冷凍機における繊維系共焦点顕微鏡を開発し, mK温度で単一QD共鳴蛍光サイドバンド分光を行う。
これらの測定は、サブナチュラル線幅を持つ光子とマイクロ波フォノンの変換を示す。
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