論文の概要: Ground-state cooling of a massive mechanical oscillator by feedback in cavity magnomechanics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.09002v1
• Date: Sun, 18 Dec 2022 04:02:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 13:10:03.316419
• Title: Ground-state cooling of a massive mechanical oscillator by feedback in cavity magnomechanics
• Title（参考訳）: キャビティ磁気力学のフィードバックによる大型機械振動子の地中冷却
• Authors: Zhi-Yuan Fan, Hang Qian, Xuan Zuo, Jie Li
• Abstract要約: キャビティ磁気力学における計測に基づくフィードバック冷却プロトコルを提案する。 フィードバック利得を適切に設計することにより、機械減衰率を大幅に向上できることを示す。 このプロトコルは、強い磁歪と大きなマグノン散逸を用いたキャビティマグメカニクスシステムのために設計されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.628651624423363
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Cooling the motion of a massive mechanical oscillator into its quantum ground state plays an essential role in observing macroscopic quantum effects in mechanical systems. Here we propose a measurement-based feedback cooling protocol in cavity magnomechanics that is able to cool the mechanical vibration mode of a macroscopic ferromagnet into its ground state. The mechanical mode couples to a magnon mode via a dispersive magnetostrictive interaction, and the latter further couples to a microwave cavity mode via the magnetic-dipole interaction. A feedback loop is introduced by measuring the amplitude of the microwave cavity output field and applying a force onto the mechanical oscillator that is proportional to the amplitude fluctuation of the output field. We show that by properly designing the feedback gain, the mechanical damping rate can be significantly enhanced while the mechanical frequency remains unaffected. Consequently, the vibration mode can be cooled into its quantum ground state in the unresolved-sideband regime at cryogenic temperatures. The protocol is designed for cavity magnomechanical systems using ferromagnetic materials which possess strong magnetostriction along with large magnon dissipation.
• Abstract（参考訳）: 巨大機械振動子の量子基底状態への動きの冷却は、力学系におけるマクロ量子効果の観測において重要な役割を果たす。 本稿では,マクロフェロマグネットの機械的振動モードを基底状態に冷却できるキャビティマグノメカニクスにおける計測に基づくフィードバック冷却プロトコルを提案する。 機械モードは分散磁歪相互作用を介してマグノンモードに結合し、後者はさらに磁気双極子相互作用を介してマイクロ波キャビティモードに結合する。 マイクロ波共振器の出力フィールドの振幅を測定し、出力フィールドの振幅変動に比例する機械振動子に力を加えることで、フィードバックループを導入する。 また, フィードバックゲインを適切に設計することで, 機械的減衰速度が著しく向上し, 機械的周波数に影響が及ばないことを示す。 これにより、低温での未解決サイドバンド状態において、振動モードを量子基底状態に冷却することができる。 このプロトコルは強磁歪を有する強磁性材料を用いたキャビティマグノメカニカルシステムのために設計されている。

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