論文の概要: Single-photon induced instabilities in a cavity electromechanical device
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.06765v2
- Date: Thu, 2 May 2024 04:45:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-03 22:20:15.576356
- Title: Single-photon induced instabilities in a cavity electromechanical device
- Title（参考訳）: キャビティ電気機械装置における単一光子誘起不安定性
- Authors: Tanmoy Bera, Mridul Kandpal, G. S. Agarwal, Vibhor Singh,
- Abstract要約: キャビティ・エレクトロメカニクス系における非線形放射線-圧力相互作用は、機械共振器の不安定な応答をもたらす可能性がある。
強結合型フラックス可変トランスモンとマイクロ波キャビティによって形成されるポラリトンモードを用いて、電気機械装置を実演し、単光子結合率を達成する。
このような単一光子結合率の向上と単一光子レベルでのマイクロ波周波数コムの観測は、運動状態の量子制御や臨界パラメトリックセンシングに応用できるかもしれない。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Cavity-electromechanical systems are extensively used for sensing and controlling the vibrations of mechanical resonators down to their quantum limit. The nonlinear radiation-pressure interaction in these systems could result in an unstable response of the mechanical resonator showing features such as frequency-combs, period-doubling bifurcations and chaos. However, due to weak light-matter interaction, typically these effects appear at very high driving strengths. By using polariton modes formed by a strongly coupled flux-tunable transmon and a microwave cavity, here we demonstrate an electromechanical device and achieve a single-photon coupling rate $g_0/2\pi$ of $160~$kHz, which is nearly 4\% of the mechanical frequency $\omega_m$. Due to large $g_0/\omega_m$ ratio, the device shows an unstable mechanical response resulting in frequency combs in sub-single photon limit. We systematically investigate the boundary of the unstable response and identify two important regimes governed by the optomechanical backaction and the nonlinearity of the electromagnetic mode. Such an improvement in the single-photon coupling rate and the observations of microwave frequency combs at single-photon levels may have applications in the quantum control of the motional states and critical parametric sensing. Our experiments strongly suggest the requirement of newer approaches to understand instabilities.
- Abstract（参考訳）: キャビティ・エレクトロメカニクス系は、機械共振器の振動を量子限界まで検出・制御するために広く用いられている。
これらの系における非線形放射線-圧力相互作用は、周波数コム、周期二重分岐、カオスなどの特徴を示す機械共振器の不安定な応答をもたらす可能性がある。
しかしながら、弱い光-物質相互作用のため、これらの効果は典型的には非常に高い駆動強度で現れる。
強結合型フラックス可変トランスモンとマイクロ波キャビティによって形成されるポラリトンモードを用いて、電気機械装置を実演し、単光子カップリングレート$g_0/2\pi$ of $160~$kHzを実現し、機械周波数$\omega_m$の4倍近くとなる。
大きな$g_0/\omega_m$比のため、サブシングル光子制限の周波数コムが発生する不安定な機械的応答を示す。
不安定な応答の境界を体系的に検討し、光力学的バックアクションと電磁モードの非線形性によって支配される2つの重要な状態を特定する。
このような単一光子結合率の向上と単一光子レベルでのマイクロ波周波数コムの観測は、運動状態の量子制御や臨界パラメトリックセンシングに応用できるかもしれない。
我々の実験は、不安定性を理解するための新しいアプローチの必要性を強く示唆している。
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