論文の概要: Effective description of a suspended mirror coupled to cavity light -Limitations of Q-enhancement due to normal mode splitting by an optical spring-

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.11056v2
• Date: Thu, 23 Mar 2023 14:10:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-24 17:43:42.250133
• Title: Effective description of a suspended mirror coupled to cavity light -Limitations of Q-enhancement due to normal mode splitting by an optical spring-
• Title（参考訳）: 共振器光に結合した吊り鏡の有効記述 -光ばねによるノーマルモード分割によるQ強調の限界-
• Authors: Yuuki Sugiyama, Tomoya Shichijo, Nobuyuki Matsumoto, Akira Matsumura, Daisuke Miki, and Kazuhiro Yamamoto
• Abstract要約: 我々は、ビーム(吊り鏡、振り子)と光ばねを用いて吊り下げられたシリンダーとからなり、通常のモード分割を考慮したシステムを分析する。 本分析により, リアル振り子システムのための光ばねを用いて, 低散布(高品質)を達成できることが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Pendulums have long been used as force sensors due to their ultimately low dissipation (high-quality factor) characteristic. They are widely used in the measurement of the gravitational constant, detection of gravitational waves, and determination of ultralight dark matter. Furthermore, it is expected that the quantum nature of gravity will be demonstrated by performing quantum control for macroscopic pendulums. Recently, we have demonstrated that quantum entanglement between two pendulums can be generated using an optical spring [D. Miki, N. Matsumoto, A. Matsumura, T. Shichijo, Y. Sugiyama, K. Yamamoto, and N. Yamamoto, arXiv:2210.13169 (2022)]; however, we have ignored that an optical spring can reduce the quality factor (Q-factor) by applying normal-mode splitting between the pendulum and rotational modes possessing relatively high dissipation. Herein, we analyze a system composed of a cylinder suspended using a beam (a suspended mirror, i.e., a pendulum) and an optical spring to consider normal-mode splitting. The reduction in Q-factor is determined only by the beam parameters: the ratio of the radius of the mirror to the length of the beam, and the ratio of the frequency of the rotational mode to the pendulum mode in the absence of cavity photons. In our analysis, we find that the reduction factor $4.38$ is reproduced, which is consistent with the experimental result in Matsumoto \textit{et al.} [N. Matsumoto, S. B. Catan$\tilde{\text{o}}$-Lopez, M. Sugawara, S. Suzuki, N. Abe, K. Komori, Y. Michimura, Y. Aso, and K. Edamatsu, Phys. Rev. Lett. 122, 071101 (2019)]. Our analysis shows that low dissipation (high quality) can be reached using an optical spring for the realistic pendulum system considering the rotational degree of freedom.
• Abstract（参考訳）: ペンデュラムは、究極的には低い散逸(高品質な要因)特性のため、長い間、力センサーとして使用されてきた。 これらは重力定数の測定、重力波の検出、超軽い暗黒物質の決定に広く用いられている。 さらに, マクロな振り子に対して量子制御を行うことにより, 重力の量子性が実証されることが期待される。 近年,光ばね(三木,n.松本,a.松村,t.七条,杉山,k.山本,n.山本,arxiv:2210.13169 (2022))を用いて2つの振り子間の量子絡み合いが生成できることが実証されているが,光ばねが振子と相対的に高い散逸を有する回転モードとの間の通常のモード分割を適用することで品質因子(q-factor)を低減できることは無視されている。 そこで本研究では,ビーム(吊り鏡,振り子)と光ばねを用いて吊り下げられたシリンダーとからなり,通常のモード分割を考慮したシステムを分析する。 q因子の低減は、鏡の半径とビームの長さの比、キャビティ光子がない場合の回転モードと振子モードの周波数の比というビームパラメータのみによって決定される。 分析の結果,松本 \textit{et al での実験結果と一致する 4.38$ の還元係数が再現されていることがわかった。 とN。 松本, S. B. Catan$\tilde{\text{o}}$-Lopez, M. Sugawara, S. Suzuki, N. Abe, K. Komori, Y. Michimura, Y. Aso, K. Edamatsu, Phys。 Rev. Lett. 122, 071101 (2019)]. 本研究では,自由度を考慮した現実的な振り子システムにおいて,光学ばねを用いて低散逸(高品質)に到達できることを示す。

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