論文の概要: A two-dimensional optomechanical crystal for quantum transduction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14484v1
- Date: Thu, 20 Jun 2024 16:47:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-21 12:09:55.271897
- Title: A two-dimensional optomechanical crystal for quantum transduction
- Title（参考訳）: 量子トランスダクションのための2次元光学結晶
- Authors: Felix M. Mayor, Sultan Malik, André G. Primo, Samuel Gyger, Wentao Jiang, Thiago P. M. Alegre, Amir H. Safavi-Naeini,
- Abstract要約: 統合オプティメカルシステムは、量子情報の操作、センシング、分散のための主要なプラットフォームの一つである。
本研究では、この問題を緩和する2次元光学結晶幾何、textbfb-dagger を実証する。
本研究は,光システム機能の境界を拡張し,次世代マイクロ波-光トランスデューサの堅牢な基盤を確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6639400132237343
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Integrated optomechanical systems are one of the leading platforms for manipulating, sensing, and distributing quantum information. The temperature increase due to residual optical absorption sets the ultimate limit on performance for these applications. In this work, we demonstrate a two-dimensional optomechanical crystal geometry, named \textbf{b-dagger}, that alleviates this problem through increased thermal anchoring to the surrounding material. Our mechanical mode operates at 7.4 GHz, well within the operation range of standard cryogenic microwave hardware and piezoelectric transducers. The enhanced thermalization combined with the large optomechanical coupling rates, $g_0/2\pi \approx 880~\mathrm{kHz}$, and high optical quality factors, $Q_\text{opt} = 2.4 \times 10^5$, enables the ground-state cooling of the acoustic mode to phononic occupancies as low as $n_\text{m} = 0.35$ from an initial temperature of 3 kelvin, as well as entering the optomechanical strong-coupling regime. Finally, we perform pulsed sideband asymmetry of our devices at a temperature below 10 millikelvin and demonstrate ground-state operation ($n_\text{m} < 0.45$) for repetition rates as high as 3 MHz. Our results extend the boundaries of optomechanical system capabilities and establish a robust foundation for the next generation of microwave-to-optical transducers with entanglement rates overcoming the decoherence rates of state-of-the-art superconducting qubits.
- Abstract（参考訳）: 統合オプティメカルシステムは、量子情報の操作、センシング、分散のための主要なプラットフォームの一つである。
残留光吸収による温度上昇は、これらの用途の性能に究極の限界を与える。
本研究では, 周辺材料への熱アンカーの増大によりこの問題を緩和する2次元光学結晶幾何学, textbf{b-dagger} を実証する。
我々のメカニカルモードは7.4GHzで動作し、標準的な極低温マイクロ波ハードウェアと圧電トランスデューサの動作範囲内で動作する。
拡張熱化と、大きな光学的カップリング率、$g_0/2\pi \approx 880~\mathrm{kHz}$、高光学的品質因子、$Q_\text{opt} = 2.4 \times 10^5$と組み合わせることで、音速モードを3ケルビンの初期温度から$n_\text{m} = 0.35$まで低い音速で冷却することができる。
最後に,10ミリケルビン以下の温度で装置のパルスサイドバンド非対称性を実行し,3MHzの繰り返し速度で地上動作(n_\text{m} < 0.45$)を示す。
本研究は, 超伝導量子ビットの非コヒーレンス速度を克服した次世代マイクロ波-光変換器の基礎を築き, 光学系機能の境界を延長するものである。
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