論文の概要: Quantum parametric amplifiation of phonon-mediated magnon-spin interaction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.11961v1
• Date: Sat, 22 Jul 2023 02:33:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-25 18:50:05.801044
• Title: Quantum parametric amplifiation of phonon-mediated magnon-spin interaction
• Title（参考訳）: フォノンによるマグノン-スピン相互作用の量子パラメトリック増幅
• Authors: Yan Wang, Hui-Lai Zhang, Jin-Lei Wu, Jie Song, Kun Yang, Wei Qin, Hui Jing, Le-Man Kuang
• Abstract要約: ハイブリッド三分割系においてマグノンモードを強く結合する方法を示す。 コヒーレントマグノン-フォノンカップリングは、機械運動の量子パラメトリック増幅を導入することで実現される。 我々の研究は、新しい量子トランスデューサ、量子メモリ、高精度測定を開発するための展望を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.464802118191724
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The recently developed hybrid magnonics provides new opportunities for advances in both the study of magnetism and the development of quantum information processing. However, engineering coherent quantum state transfer between magnons and specific information carriers, in particular, mechanical oscillators and solid-state spins, remains challenging due to the intrinsically weak interactions and the frequency mismatch between diffrent components. Here, we show how to strongly couple the magnon modes in a nanomagnet to the quantized mechanical motion (phonons) of a micromechanical cantilever in a hybrid tripartite system. The coherent and enhanced magnon-phonon coupling is engineered by introducing the quantum parametric amplifiation of the mechanical motion. With experimentally feasible parameters, we show that the mechanical parametric drive can be adjusted to drive the system into the strong-coupling regime and even the ultrastrong-coupling regime. Furthermore, we show the coherent state transfer between the nanomagnet and a nitrogen-vacancy center in the dispersive-coupling regime, with the magnon-spin interaction mediated by the virtually-excited squeezed phonons. The amplifid mechanical noise can hardly interrupt the coherent dynamics of the system even for low mechanical quality factors, which removes the requirement of applying additional engineered-reservoir techniques. Our work opens up prospects for developing novel quantum transducers, quantum memories and high-precision measurements.
• Abstract（参考訳）: 最近開発されたハイブリッドマグノニクスは、磁性の研究と量子情報処理の発展の両方に新たな機会をもたらす。 しかしながら、マグノンと特定の情報キャリア、特に機械振動子と固体スピンの間の工学的コヒーレントな量子状態伝達は、本質的に弱い相互作用と拡散成分間の周波数ミスマッチのため、依然として困難である。 本稿では,ナノマグネット中のマグノンモードとマイクロメカニカルカンチレバーの量子化機械運動(フォノン)をハイブリッド三成分系で強結合する方法を示す。 メカニカルモーションの量子パラメトリック増幅を導入することにより、コヒーレントで強化されたマグノンフォノンカップリングを実現する。 実験可能なパラメータを用いて, 機械式パラメトリック駆動により, 強結合機構や超強結合機構へシステムを動かすことができることを示した。 さらに, 分散結合系におけるナノマグネットと窒素空孔中心間のコヒーレントな状態移動と, 実質的に励起されたフォノンを介するマグノン-スピン相互作用を示す。 増幅された機械的ノイズは、低い機械的品質要因であってもシステムのコヒーレントな力学をほとんど妨げないため、追加の工学的貯留層技術を適用する必要がなくなる。 我々の研究は、新しい量子トランスデューサ、量子メモリ、高精度測定の開発の可能性を開く。

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