論文の概要: Brillouin optomechanics in the quantum ground state
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.04677v1
- Date: Wed, 8 Mar 2023 15:56:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-09 13:18:54.728530
- Title: Brillouin optomechanics in the quantum ground state
- Title（参考訳）: 量子基底状態におけるブリルアン光力学
- Authors: H. M. Doeleman, T. Schatteburg, R. Benevides, S. Vollenweider, D.
Macri and Y. Chu
- Abstract要約: マイクロ波-光変換器における中間体としてバルク音響波(BAW)共振器が魅力的である。
本研究では,光空洞内における水晶BAW共振器からなるブリルアン光学系の基底状態動作を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Bulk acoustic wave (BAW) resonators are attractive as intermediaries in a
microwave-to-optical transducer, due to their long coherence times and
controllable coupling to optical photons and superconducting qubits. However,
for an optomechanical transducer to operate without detrimental added noise,
the mechanical modes must be in the quantum ground state. This has proven
challenging in recent demonstrations of transduction based on other types of
mechanical resonators, where absorption of laser light caused heating of the
phonon modes. In this work, we demonstrate ground state operation of a
Brillouin optomechanical system composed of a quartz BAW resonator inside an
optical cavity. The system is operated at $\sim$200 mK temperatures inside a
dilution refrigerator, which is made possible by designing the system so that
it self-aligns during cooldown and is relatively insensitive to mechanical
vibrations. We show optomechanical coupling to several phonon modes and perform
sideband asymmetry thermometry to demonstrate a thermal occupation below 0.5
phonons at base temperature. This constitutes the heaviest ($\sim$494 $\mu$g)
mechanical object measured in the quantum ground state to date. Further
measurements confirm a negligible effect of laser heating on this phonon
occupation. Our results pave the way toward low-noise, high-efficiency
microwave-to-optical transduction based on BAW resonators.
- Abstract（参考訳）: バルク音響波(baw)共振器は、長いコヒーレンス時間と光子と超伝導量子ビットとの制御可能な結合のため、マイクロ波-光変換器の中間体として魅力的である。
しかし、光学機械式トランスデューサが余分なノイズを伴わずに動作するためには、メカニカルモードは量子基底状態にある必要がある。
これは、レーザー光の吸収がフォノンモードの加熱を引き起こした他の種類の機械共振器に基づくトランスダクションの最近の実証において困難であることが証明されている。
本研究では,光空洞内における水晶BAW共振器からなるブリルアン光学系の基底状態動作を実証する。
このシステムは希釈冷凍機内で$2sim$200mkの温度で作動し、冷却中に自発的に作動し、機械的な振動に比較的敏感であるように設計することで実現されている。
複数のフォノンモードへの光力学的結合を示し、基底温度で0.5フォノン以下の熱占有を示すために、サイドバンド非対称性温度測定を行う。
これは、現在までの量子基底状態において測定される最も重い機械オブジェクトである($494$\mu$g)。
さらなる測定により、このフォノンの占有に対するレーザー加熱の無視的な効果が確認された。
その結果,BAW共振器を用いた低雑音・高効率マイクロ波-光伝送への道を開いた。
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