論文の概要: Correlated Dephasing in a Piezoelectrically Transduced Silicon Phononic Waveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.16426v1
• Date: Sun, 23 Feb 2025 03:49:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-25 15:52:28.559673
• Title: Correlated Dephasing in a Piezoelectrically Transduced Silicon Phononic Waveguide
• Title（参考訳）: 圧電変換シリコン光導波路における相関劣化
• Authors: Oliver A. Hitchcock, Felix M. Mayor, Wentao Jiang, Matthew P. Maksymowych, Sultan Malik, Amir H. Safavi-Naeini,
• Abstract要約: 薄膜ニオブ酸リチウム圧電素子によって駆動される小型シリコン単一モード導波路の設計,製造,特性評価を行う。 本装置はシリコン導波路内を伝播するマイクロ波光子とフォノンを直接伝達し,超伝導回路への結合経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.7975252049432853
• License:
• Abstract: Nanomechanical waveguides offer a multitude of applications in quantum and classical technologies. Here, we design, fabricate, and characterize a compact silicon single-mode phononic waveguide actuated by a thin-film lithium niobate piezoelectric element. Our device directly transduces between microwave frequency photons and phonons propagating in the silicon waveguide, providing a route for coupling to superconducting circuits. We probe the device at millikelvin temperatures through a superconducting microwave resonant matching cavity to reveal harmonics of the silicon waveguide and extract a piezoelectric coupling rate $g/2\pi= 1.1$ megahertz and a mechanical coupling rate $f/2\pi=5$ megahertz. Through time-domain measurements of the silicon mechanical modes, we observe energy relaxation timescales of $T_{1,\text{in}} \approx 500$ microseconds, pure dephasing timescales of $T_\phi \approx {60}$ microseconds and dephasing dynamics that indicate the presence of an underlying frequency noise process with a non-uniform spectral distribution. We measure phase noise cross-correlations between silicon mechanical modes and observe detuning-dependent positively-correlated frequency fluctuations. Our measurements provide valuable insights into the dynamics and decoherence characteristics of hybrid piezoelectric-silicon acoustic devices, and suggest approaches for mitigating and circumventing noise processes for emerging quantum acoustic systems.
• Abstract（参考訳）: ナノメカニカル導波路は、量子技術や古典技術に多くの応用を提供している。 そこで我々は, 薄膜ニオブ酸リチウム圧電素子によって駆動される小型シリコン単一モード導波路の設計, 製造, 特性評価を行う。 本装置はシリコン導波路内を伝播するマイクロ波光子とフォノンを直接伝達し,超伝導回路への結合経路を提供する。 超伝導マイクロ波共振共振器を用いてミリケルビン温度でプローブし、シリコン導波路の高調波を明らかにし、圧電結合率$g/2\pi=1.1$メガヘルツと機械結合率$f/2\pi=5$メガヘルツを抽出する。 シリコン・メカニカル・モードの時間領域測定により、エネルギー緩和時間スケールは$T_{1,\text{in}} \approx 500$ microseconds, pure dephasing timescales of $T_\phi \approx {60} $ microseconds, dephasing dynamics that indicate the presence of a underlying frequency noise process with a non-uniform spectrum distribution。 シリコンメカニカルモード間の位相ノイズの相互相関を計測し、デチューニング依存性の正相関周波数変動を観測する。 本測定は, ハイブリッド圧電-シリコン音響装置の動的および非コヒーレンス特性に関する貴重な知見を提供し, 新興量子音響システムにおけるノイズの緩和と回避のためのアプローチを提案する。

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