論文の概要: Critical Cavity-Magnon Polariton Mediated Strong Long-Distance Spin-Spin Coupling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.13553v2
• Date: Thu, 27 Apr 2023 12:04:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-28 15:52:10.168821
• Title: Critical Cavity-Magnon Polariton Mediated Strong Long-Distance Spin-Spin Coupling
• Title（参考訳）: 強い長距離スピンスピン結合を有する臨界キャビティ-マグノンポラリトン
• Authors: Miao Tian, Mingfeng Wang, Guo-Qiang Zhang, Hai-Chao Li, and Wei Xiong
• Abstract要約: 本研究では,コプラナー導波路共振器(CPW)をダイヤモンド中の1つの窒素空隙スピンに弱結合したハイブリッド量子システムを提案する。 カー効果はマグノンに対して強い駆動場を持つため、マグノンを圧縮し、CPW共振器と圧縮したマグノンとの結合を指数関数的に増強することができる。 分散状態において、強いスピンスピン結合はアクセス可能なパラメータで達成され、結合距離は最大$sim$cmとなる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.4588173335230055
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Strong long-distance spin-spin coupling is desperately demanded for solid-state quantum information processing, but it is still challenged. Here, we propose a hybrid quantum system, consisting of a coplanar waveguide (CPW) resonator weakly coupled to a single nitrogen-vacancy spin in diamond and a yttrium-iron-garnet (YIG) nanosphere holding Kerr magnons, to realize strong long-distance spin-spin coupling. With a strong driving field on magnons, the Kerr effect can squeeze magnons, and thus exponentially enhance the coupling between the CPW resonator and the squeezed magnons, which produces two cavity-magnon polaritons, i.e., the high-frequency polariton (HP) and low-frequency polariton (LP). When the enhanced cavity-magnon coupling approaches to the critical value, the spin is fully decoupled from the HP, while the coupling between the spin and the LP is significantly improved. In the dispersive regime, a strong spin-spin coupling is achieved with accessible parameters, and the coupling distance can be up to $\sim$cm. Our proposal provides a promising way to manipulate remote solid spins and perform quantum information processing in weakly coupled hybrid systems.
• Abstract（参考訳）: 固体量子情報処理では、長距離スピンスピンスピンカップリングが必死に求められているが、まだ課題である。 本稿では,コプラナー導波路共振器(CPW)共振器をダイヤモンド中の単一窒素空隙スピンに弱結合するハイブリッド量子系と,カーマグノンを有するイットリウム-鉄-ガーネット(YIG)ナノスフィアを用いて,強い長距離スピン結合を実現する。 マグノンの強い駆動場により、カー効果はマグノンを圧縮し、CPW共振器と圧縮マグノンの結合を指数関数的に増強し、2つのキャビティ-マグノン偏光子、すなわち高周波偏光子(HP)と低周波偏光子(LP)を生成する。 強化キャビティ-マグノン結合が臨界値に近づくと、スピンはHPから完全に分離され、スピンとLPのカップリングは大幅に改善される。 分散状態において、強いスピンスピンカップリングはアクセス可能なパラメータで達成され、結合距離は最大$\sim$cmとなる。 本提案は,弱結合ハイブリッドシステムにおいてリモートソリッドスピンを操作し,量子情報処理を行う有望な方法を提供する。

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