論文の概要: A two-dimensional gallium phosphide optomechanical crystal in the resolved-sideband regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.12474v1
- Date: Thu, 22 Aug 2024 15:13:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-23 13:22:23.161909
- Title: A two-dimensional gallium phosphide optomechanical crystal in the resolved-sideband regime
- Title（参考訳）: 分解側バンド状態における2次元ガリウムホスフィンヒド光学結晶
- Authors: Sho Tamaki, Mads Bjerregaard Kristensen, Théo Martel, Rémy Braive, Albert Schliesser,
- Abstract要約: ガリウムホスフィンヒド(GaP)を用いた2次元光学結晶の作製と特性評価
通信周波数195.6 THzの直線幅$kappa/2pi$ = 2.5 GHzに対応する7.9times 104$の高光学的$Q$-factorを実現する。
このプラットフォームは、低温での通信光子に対する長寿命、決定論的量子メモリの候補として有望である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Faithful quantum state transfer between telecom photons and microwave frequency mechanical oscillations necessitate a fast conversion rate and low thermal noise. Two-dimensional (2D) optomechanical crystals (OMCs) are favorable candidates that satisfy those requirements. 2D OMCs enable sufficiently high mechanical frequency (1$\sim$10 GHz) to make the resolved-sideband regime achievable, a prerequisite for many quantum protocols. It also supports higher thermal conductance than 1D structures, mitigating the parasitic laser absorption heating. Furthermore, gallium phosphide (GaP) is a promising material choice thanks to its large electronic bandgap of 2.26 eV, which suppresses two-photon absorption, and high refractive index $n$ = 3.05 at the telecom C-band, leading to a high-$Q$ optical mode. Here, we fabricate and characterize a 2D OMC made of GaP. We realize a high optical $Q$-factor of $7.9\times 10^{4}$, corresponding to a linewidth $\kappa/2\pi$ = 2.5 GHz at the telecom frequency 195.6 THz. This optical mode couples to several mechanical modes, whose frequencies all exceed the cavity linewidth. The most strongly coupled mode oscillates at 7.7 GHz, more than 3 times the optical linewidth, while achieving a substantial vacuum optomechanical coupling rate $g_{\mathrm{0}}/2\pi$ = 450 kHz. This makes the platform a promising candidate for a long-lived, deterministic quantum memory for telecom photons at low temperatures.
- Abstract（参考訳）: テレコム光子とマイクロ波力学的振動の間の忠実な量子状態移動は、高速な変換速度と低い熱雑音を必要とする。
2次元(2次元)光学結晶(OMC)は、これらの要件を満たす候補として好ましい。
2D OMCは、多くの量子プロトコルの前提条件である、解決されたサイドバンド状態を実現するのに十分な機械的周波数(1$\sim$10 GHz)を可能にする。
また、1D構造よりも高い熱伝導性をサポートし、寄生虫のレーザー吸収加熱を緩和する。
さらに、ガリウムホスフィンヒド(GaP)は、2光子吸収を抑制する2.26eVの電子バンドギャップと、電気通信Cバンドでの高屈折率$n$ = 3.05により、高いQ$光学モードをもたらすため、有望な材料選択である。
ここでは、GaPで作られた2D OMCを作製し、特徴付けする。
通信周波数195.6 THzの直線幅$\kappa/2\pi$ = 2.5 GHzに対応する7.9\times 10^{4}$の高光学的$Q$-factorを実現する。
この光学モードはいくつかのメカニカルモードに結合し、その周波数はすべてキャビティ線幅を超える。
最も強く結合されたモードは光線幅の3倍以上の7.7GHzで発振し、真空オプトメカニカルカップリングレート$g_{\mathrm{0}}/2\pi$ =450 kHzに達する。
これにより、このプラットフォームは、低温でのテレコム光子に対する長寿命で決定論的量子メモリの候補として期待できる。
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