論文の概要: Microwave-to-Optical Quantum Transduction with Antiferromagnets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.12907v1
- Date: Tue, 17 Dec 2024 13:34:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-18 13:56:52.413971
- Title: Microwave-to-Optical Quantum Transduction with Antiferromagnets
- Title（参考訳）: 反強磁性体を用いたマイクロ波-光量子変換
- Authors: Akihiko Sekine, Ryo Murakami, Yoshiyasu Doi,
- Abstract要約: 反強磁性マグノンを介するマイクロ波-光量子変換の理論
研究は、将来の量子配線における反強磁性物質の応用の可能性への道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.04915744683251149
- License:
- Abstract: The quantum transduction, or equivalently quantum frequency conversion, between microwave and optical photons is essential for realizing scalable quantum computers with superconducting qubits. Due to the large frequency difference between microwave and optical ranges, the transduction needs to be done via intermediate bosonic modes or nonlinear processes. Regarding the transduction mediated by magnons, previous studies have so far utilized ferromagnetic magnons in ferromagnets. Here, we formulate a theory for the microwave-to-optical quantum transduction mediated by antiferromagnetic magnons in antiferromagnets. We derive analytical expressions for the transduction efficiency in the cases with and without an optical cavity, where a microwave cavity is used in both cases. In contrast to the case of the quantum transduction using ferromagnets, we find that the quantum transduction can occur even in the absence of an external static magnetic field. We also find that, in the case with an optical cavity the transduction efficiency takes a peak structure with respect to the sample thickness, indicating that there exists an optimal thickness, whereas in the case without an optical cavity the transduction efficiency is a monotonically increasing function of the sample thickness. Our study opens up a way for possible applications of antiferromagnetic materials in future quantum interconnects.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波と光子の量子変換は超伝導量子ビットを用いたスケーラブルな量子コンピュータの実現に不可欠である。
マイクロ波と光レンジの周波数差が大きいため、中間ボソニックモードや非線形プロセスを通じてトランスダクションを行う必要がある。
マグノンが媒介する伝達について、これまでの研究では強磁性マグノンを強磁性マグネットで利用してきた。
ここでは、反強磁性マグノンを介するマイクロ波-光量子変換の理論を定式化する。
両症例ともマイクロ波空洞を用いた光学的空洞を有する場合と非光学的空洞を有する場合の送電効率に関する解析式を導出する。
強磁性体を用いた量子トランスダクションの場合とは対照的に、外部の静磁場が存在しない場合でも量子トランスダクションが発生する。
また, 光学キャビティの場合, 透過効率は試料厚に対してピーク構造をとり, 最適厚さが存在することを示す一方, 光学キャビティを含まない場合, 透過効率は試料厚の単調に増大する機能であることがわかった。
本研究は,今後の量子配線における反強磁性物質の応用の可能性を明らかにするものである。
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