論文の概要: Thermal-noise-resistant optomechanical entanglement via general dark-mode control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.01827v1
• Date: Sun, 4 Dec 2022 14:33:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 19:45:16.678728
• Title: Thermal-noise-resistant optomechanical entanglement via general dark-mode control
• Title（参考訳）: 一般暗モード制御による耐熱ノイズ光機械的絡み合い
• Authors: Jian Huang, Deng-Gao Lai, and Jie-Qiao Liao
• Abstract要約: マルチモード・オプティメカニカルシステムにおけるオプティメカニカルエンタングルメントを高める補助キャビティモード法を提案する。 光学的絡み合いとダークモード効果の対応関係を解析することにより,ダークモードが壊れたら,光学的絡み合いを大きく拡張できることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.654399717608053
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum entanglement not only plays an important role in the study of the fundamentals of quantum theory, but also is considered as a crucial resource in quantum information science. The generation of macroscopic entanglement involving multiple optical and mechanical modes is a desired task in cavity optomechanics. However, the dark-mode effect is a critical obstacle against the generation of quantum entanglement in multimode optomechanical systems consisting of multiple degenerate or near-degenerate mechanical modes coupled to a common cavity mode. Here we propose an auxiliary-cavity-mode method to enhance optomechanical entanglement in a multimode optomechanical system by breaking the dark-mode effect. We find that the introduction of the auxiliary cavity mode not only assists the entanglement creation between the cavity mode and the mechanical modes, but also improves the immunity of the optomechanical entanglement to the thermal excitations by about three orders of magnitude. We also study the optomechanical entanglement in the network-coupled optomechanical system consisting of two mechanical modes and two cavity modes. By analyzing the correspondence between the optomechanical entanglement and the dark-mode effect, we find that optomechanical entanglement can be largely enhanced once the dark mode is broken. In addition, we study the mechanical entanglement and find that it is negligibly small. We also present some discussions on the experimental implementation with a microwave optomechanical setup, on the relationship between the dark-mode-breaking mechanism and the center-of-mass and relative coordinates, and on the explanation of the important role of the dark-mode breaking in the enhancement of optomechanical entanglement. Our results pave the way towards the preparation of entangled optomechanical networks and noise-resistant quantum resources.
• Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは量子論の基礎の研究において重要な役割を果たすだけでなく、量子情報科学における重要な資源と考えられている。 複数の光学モードと機械モードを含むマクロな絡み合いの生成は、キャビティ光学において望ましい課題である。 しかし、ダークモード効果は、共通キャビティモードに結合した多重縮退または近縮退したメカニカルモードからなる多モード光学系における量子絡み合いの発生に対する重要な障害である。 本稿では,ダークモード効果を破ってマルチモード光機械系の光力学的絡み合いを高める補助キャビティモード法を提案する。 補助キャビティモードの導入は,キャビティモードとメカニカルモードの絡み合いの発生を補助するだけでなく,熱励起に対するオプトメカニカルな絡み合いの免疫性を約3桁改善する。 また、2つのメカニカルモードと2つのキャビティモードからなるネットワーク結合型オプティメカニカルシステムにおけるオプティメカニカルエンタングルメントについて検討した。 その結果,光機械的絡み合いとダークモード効果の対応を解析した結果,ダークモードが破れれば光力学的絡み合いが大きく向上することがわかった。 さらに, 機械的絡み合いについて検討し, 無視できるほど小さいことがわかった。 また,マイクロ波光力学系による実験実装,ダークモード破壊機構と質量中心と相対座標の関係,および光力学的絡み合いの強化におけるダークモード破壊の重要な役割について述べる。 その結果, 絡み合った光機械ネットワークとノイズ耐性量子リソースの構築への道が開けた。

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