論文の概要: Simultaneous Brillouin and piezoelectric coupling to high-frequency bulk acoustic resonator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.06454v1
• Date: Fri, 12 Aug 2022 18:48:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-31 08:28:33.830898
• Title: Simultaneous Brillouin and piezoelectric coupling to high-frequency bulk acoustic resonator
• Title（参考訳）: 高周波バルク音響共振器におけるブリュアンと圧電結合
• Authors: Taekwan Yoon, David Mason, Vijay Jain, Yiwen Chu, Prashanta Kharel, William H. Renninger, Liam Collins, Luigi Frunzio, Robert J Schoelkopf, and Peter T Rakich
• Abstract要約: キャビティ強化圧電・光弾性相互作用によりバルク音響波に結合できる新しいハイブリッドマイクロ波/光プラットフォームを提案する。 モジュラーでチューニング可能なシステムは、3Dマイクロ波空洞、高周波バルク音響共振器、ファブリーペロー空洞間の完全共振および十分に整合された相互作用を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.031688729582683
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bulk acoustic resonators support robust, long-lived mechanical modes, capable of coupling to various quantum systems. In separate works, such devices have achieved strong coupling to both superconducting qubits, via piezoelectricity, and optical cavities, via Brillouin interactions. In this work, we present a novel hybrid microwave/optical platform capable of coupling to bulk acoustic waves through cavity-enhanced piezoelectric and photoelastic interactions. The modular, tunable system achieves fully resonant and well-mode-matched interactions between a 3D microwave cavity, a high-frequency bulk acoustic resonator, and a Fabry Perot cavity. We realize this piezo-Brillouin interaction in x-cut quartz, demonstrating the potential for strong optomechanical interactions and high cooperativity using optical cavity enhancement. We further show how this device functions as a bidirectional electro-opto-mechanical transducer, with quantum efficiency exceeding $10^{-8}$, and a feasible path towards unity conversion efficiency. The high optical sensitivity and ability to apply large resonant microwave field in this system also offers a new tool for probing anomalous electromechanical couplings, which we demonstrate by investigating (nominally-centrosymmetric) CaF$_2$ and revealing a parasitic piezoelectricity of 83 am/V. Such studies are an important topic for emerging quantum technologies, and highlight the versatility of this new hybrid platform.
• Abstract（参考訳）: バルク音響共振器は、様々な量子システムと結合可能な堅牢で長期間の機械的モードをサポートする。 別な研究で、これらの装置は超伝導量子ビット、圧電性、ブリルアン相互作用による光学キャビティの両方に強い結合を達成している。 本研究では,キャビティ強化圧電相互作用と光弾性相互作用によりバルク音響波に結合可能な新しいマイクロ波/光プラットフォームを提案する。 このモジュラーで調整可能なシステムは、3dマイクロ波共振器、高周波バルク音響共振器、ファブリーペロトキャビティとの完全な共振とよくモードの整合を実現する。 このピエゾ-ブリルアン相互作用をxカット石英中で実現し,光学的キャビティ強化により強い光学的相互作用と高い協調性を示す。 さらに、この装置が、量子効率が10〜8ドルを超える双方向の電気-オプトメカニカルトランスデューサとして機能し、ユニティ変換効率への実現可能な道筋を示す。 また,本システムにおける高感度と大きな共振マイクロ波場を印加する能力は,異常な電気機械結合を探究する新しいツールを提供するとともに,(正に中心対称な)caf$_2を探索し,寄生圧電度83am/vを明らかにした。 このような研究は量子技術の発展にとって重要なトピックであり、この新しいハイブリッドプラットフォームの汎用性を強調している。

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