論文の概要: Microwave-to-optics conversion using magnetostatic modes and a tunable optical cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.00345v1
• Date: Fri, 1 Mar 2024 08:17:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-05 17:56:32.548151
• Title: Microwave-to-optics conversion using magnetostatic modes and a tunable optical cavity
• Title（参考訳）: 静磁モードと可変光キャビティを用いたマイクロ波-光変換
• Authors: Wei-Jiang Wu, Yi-Pu Wang, Jie Li, Gang Li, and J. Q. You
• Abstract要約: 量子コンピューティング、量子通信、量子ネットワークは異なる周波数範囲で動作するハイブリッド量子システムに依存している。 量子インタフェースが要求され、異なる周波数で動作する異なる量子システム間の情報リンクを確立するブリッジとして機能する。 ここでは、調整可能な自由スペクトル範囲の光学キャビティを採用することにより、マグノン系マイクロ波光インタフェースを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.043386765149337
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computing, quantum communication and quantum networks rely on hybrid quantum systems operating in different frequency ranges. For instance, the superconducting qubits work in the gigahertz range, while the optical photons used in communication are in the range of hundreds of terahertz. Due to the large frequency mismatch, achieving the direct coupling and information exchange between different information carriers is generally difficult. Accordingly, a quantum interface is demanded, which serves as a bridge to establish information linkage between different quantum systems operating at distinct frequencies. Recently, the magnon mode in ferromagnetic spin systems has received significant attention. While the inherent weak optomagnonic coupling strength restricts the microwave-to-optical photon conversion efficiency using magnons, the versatility of the magnon modes, together with their readily achievable strong coupling with other quantum systems, endow them with many distinct advantages. Here, we realize the magnon-based microwave-light interface by adopting an optical cavity with adjustable free spectrum range and different kinds of magnetostatic modes in two microwave cavity configurations. By optimizing the parameters, an internal conversion efficiency of 1.28 x 10^-7 is achieved. We analyze the impact of various parameters on the microwave-to-optics conversion. The study provides useful guidance and insights to further enhancing the microwave-to-optics conversion efficiency using magnons.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティング、量子通信、量子ネットワークは異なる周波数範囲で動作するハイブリッド量子システムに依存している。 例えば、超伝導量子ビットはギガヘルツの範囲で動作し、通信に用いられる光光子は数百テラヘルツの範囲内である。 大きな周波数ミスマッチのため、情報キャリア間の直接結合と情報交換を実現することは一般的に困難である。 そのため、異なる周波数で動作する異なる量子システム間の情報リンクを確立するブリッジとして機能する量子インタフェースが要求される。 近年,強磁性スピン系のマグノンモードが注目されている。 固有の弱光子結合強度は、マグノンを用いたマイクロ波-光子変換効率を制限するが、マグノンモードの汎用性は他の量子系と容易に達成可能な強い結合性とともに、多くの異なる利点を持つ。 本稿では,自由スペクトル範囲を調整可能な光学キャビティと,2つのマイクロ波キャビティ構成の異なる磁気静磁場モードを採用することで,マグノンベースのマイクロ波光界面を実現する。 パラメータを最適化することにより、内部変換効率が 1.28 x 10^-7 となる。 各種パラメータがマイクロ波-光学変換に与える影響を解析した。 この研究は、マグノンを用いたマイクロ波-光学変換効率をさらに高めるための有用なガイダンスと洞察を提供する。

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