論文の概要: Plasmon Mode Engineering with Electrons on Helium
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11228v1
- Date: Tue, 20 Aug 2024 22:56:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-22 18:58:50.557545
- Title: Plasmon Mode Engineering with Electrons on Helium
- Title（参考訳）: ヘリウム上の電子を用いたプラズモンモード工学
- Authors: C. A. Mikolas, N. R. Beysengulov, A. J. Schleusner, D. G. Rees, C. Undershute, J. Pollanen,
- Abstract要約: 超流動ヘリウムの表面上に閉じ込められた電子のアンサンブルは、低次元電子物質の集団電荷ダイナミクスを研究・制御するためのパラダイムシステムである。
マイクロ波プラズモンモードをホストするハイブリッド型電子対ヘリウムマイクロチャネルデバイスについて実験を行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: An ensemble of electrons trapped above the surface of superfluid helium is a paradigm system for investigating, and controlling, the collective charge dynamics of low-dimensional electronic matter. Of particular interest is the ability to engineer the spatial and spectral structure of surface plasmon modes in this system for integration into hybrid quantum systems or circuit quantum electrodynamic device architectures. Here we present experiments on a hybrid electron-on-helium microchannel device designed to host microwave-frequency plasmon modes having a spatial structure dictated by the geometry of the microchannel confinement. The plasma oscillations are generated via local microwave frequency excitation of the electrons in the microchannel. When this excitation is resonant with a particular surface plasmon-mode it produces a non-equilibrium decrease in the electron conductance, which we detect via simultaneous transport measurements. We find that the spatial structure of the surface plasmons is in excellent agreement with our device design parameters and modeling, and their frequency can be tuned over a broad range (several GHz) by precisely varying the areal density of electrons in the channel. By measuring the plasma resonance spectrum lineshape, and its power dependence, we can quantify the level of spatial homogeneity associated with each plasmon mode. The results highlight the versatility of electrons on helium as a model system for investigating, and engineering, the collective mode structure of low-dimensional Coulomb liquid and solid states and demonstrate a viable path for integrating precisely engineered surface plasmons in electrons on helium with future hybrid circuit quantum electrodynamic systems.
- Abstract（参考訳）: 超流動ヘリウムの表面上に閉じ込められた電子のアンサンブルは、低次元電子物質の集団電荷ダイナミクスを研究・制御するためのパラダイムシステムである。
特に興味深いのは、このシステムにおける表面プラズモンモードの空間的およびスペクトル的構造を設計し、ハイブリッド量子システムや回路量子力学デバイスアーキテクチャに統合する能力である。
本稿では,マイクロ波プラズモンモードをマイクロチャネル閉じ込めの幾何学によって決定された空間構造を有するハイブリッド型電子対ヘリウムマイクロチャネルデバイスについて実験を行った。
プラズマ発振は、マイクロチャネル内の電子の局所マイクロ波周波数励起によって発生する。
この励起が特定の表面プラズモンモードと共鳴すると、電子伝導率が非平衡に減少し、同時輸送測定によって検出される。
表面プラズモンの空間構造はデバイス設計パラメータやモデリングとよく一致しており、チャネル内の電子のアレー密度を正確に変化させることで、その周波数を広帯域(複数GHz)で調整することができる。
プラズマ共鳴スペクトル線形状とそのパワー依存性を計測することにより、各プラズモンモードに関連する空間的均一性のレベルを定量化することができる。
その結果、ヘリウム上の電子の汎用性は、低次元クーロン液体と固体の集合モード構造の調査と工学のモデルシステムとして、ヘリウム上の電子に精密に構築された表面プラズモンを将来のハイブリッド回路量子力学系と統合するための有効な経路を示す。
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