論文の概要: Quantum optomechanical control of long-lived bulk acoustic phonons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.18037v1
- Date: Wed, 23 Oct 2024 17:06:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-24 13:54:47.486876
- Title: Quantum optomechanical control of long-lived bulk acoustic phonons
- Title（参考訳）: 長寿命バルク音響フォノンの量子光学制御
- Authors: Hilel Hagai Diamandi, Yizhi Luo, David Mason, Tevfik Bulent Kanmaz, Sayan Ghosh, Margaret Pavlovich, Taekwan Yoon, Ryan Behunin, Shruti Puri, Jack G. E. Harris, Peter T. Rakich,
- Abstract要約: マイクロファブリック化高オーバトンバルク波共振器(mathrmmu$HBARs)は、非常に長いコヒーレンス時間を持つ高周波機械モードをサポートすることが示されている。
我々は、個々の高コヒーレンスフォノンモードの量子オプティメカ制御を可能にする新しいオプティメカティカルシステムを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.4292904169929446
- License:
- Abstract: High-fidelity quantum optomechanical control of a mechanical oscillator requires the ability to perform efficient, low-noise operations on long-lived phononic excitations. Microfabricated high-overtone bulk acoustic wave resonators ($\mathrm{\mu}$HBARs) have been shown to support high-frequency (> 10 GHz) mechanical modes with exceptionally long coherence times (> 1.5 ms), making them a compelling resource for quantum optomechanical experiments. In this paper, we demonstrate a new optomechanical system that permits quantum optomechanical control of individual high-coherence phonon modes supported by such $\mathrm{\mu}$HBARs for the first time. We use this system to perform laser cooling of such ultra-massive (7.5 $\mathrm{\mu}$g) high frequency (12.6 GHz) phonon modes from an occupation of ${\sim}$22 to fewer than 0.4 phonons, corresponding to laser-based ground-state cooling of the most massive mechanical object to date. Through these laser cooling experiments, no absorption-induced heating is observed, demonstrating the resilience of the $\mathrm{\mu}$HBAR against parasitic heating. The unique features of such $\mathrm{\mu}$HBARs make them promising as the basis for a new class of quantum optomechanical systems that offer enhanced robustness to decoherence, necessary for efficient, low-noise photon-phonon conversion.
- Abstract（参考訳）: メカニカル・オプティメカニカル・オプティカル・コントロールは、長寿命のフォノン励起に対して効率よく低ノイズ動作を行う能力を必要とする。
マイクロファブリック化高オーバトンバルク波共振器 (\mathrm{\mu}$HBARs) は、非常に長いコヒーレンス時間 (1.5 ms) の高周波(>10 GHz) のメカニカルモードをサポートすることが示されており、量子光学実験の魅力的な資源となっている。
本稿では,このような$\mathrm{\mu}$HBARで支えられた個々の高コヒーレンスフォノンモードの量子オプティメカリカル制御を可能にする新しいオプティメカリカルシステムを示す。
このような超大質量 (7.5$\mathrm{\mu}$g) の高周波 (12.6 GHz) フォノンモードのレーザ冷却には,これまでで最も大きな機械的物体のレーザーベースの地中冷却に対応して,${\sim}$22から0.4フォノン未満の占領を行う。
これらのレーザー冷却実験を通じて、吸収誘起加熱は観測されず、寄生加熱に対する$\mathrm{\mu}$HBARのレジリエンスを示す。
このような$\mathrm{\mu}$HBARのユニークな特徴は、効率よく低ノイズ光子-フォノン変換に必要なデコヒーレンスに対する強靭性を提供する新しい種類の量子光学系の基盤として期待できる。
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