論文の概要: Nonlinear Tripartite Coupling of Single Electrons on Solid Neon with Magnons in a Hybrid Quantum System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.08587v1
- Date: Tue, 11 Mar 2025 16:22:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-12 19:17:27.053242
- Title: Nonlinear Tripartite Coupling of Single Electrons on Solid Neon with Magnons in a Hybrid Quantum System
- Title（参考訳）: ハイブリッド量子系における固体ネオンとマグノンとの単一電子の非線形三部結合
- Authors: Xue-Feng Pan, Peng-Bo Li,
- Abstract要約: コヒーレントな非線形三部相互作用は、ハイブリッド量子系における量子シミュレーションと情報処理の進歩に不可欠である。
ここでは, 固体ネオン表面に閉じ込められた単一電子と近傍のマイクロマグネットからなるハイブリッド装置における三部結合機構を予測した。
電子ゼロ点運動の空間的範囲が大きいため、単一量子レベルで調整可能で強いスピン-マグノン-モーション結合を得ることが可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.32885740436059047
- License:
- Abstract: Coherent nonlinear tripartite interactions are critical for advancing quantum simulation and information processing in hybrid quantum systems, yet they remain experimentally challenging and still evade comprehensive exploration. Here, we predict a nonlinear tripartite coupling mechanism in a hybrid setup comprising a single electron trapped on a solid neon surface and a nearby micromagnet. The tripartite coupling here leverages the electron's intrinsic charge (motional) and spin degrees of freedom interacting with the magnon modes of the micromagnet. Thanks to the large spatial extent of the electron zero-point motion, we show that it is possible to obtain a tunable and strong spin-magnon-motion coupling at the single quantum level, with two phonons simultaneously interacting with a single spin and magnon excitation. This enables, for example, dissipative interactions between the electron's charge and spin degrees of freedom, permitting controlled phonon addition/subtraction in the electron's motional state and the preparation of steady-state non-Gaussian motional states. This protocol can be readily implemented with the well-developed techniques in electron traps and may open new avenues for general applications in quantum simulations and information processing based on strongly coupled hybrid quantum systems.
- Abstract（参考訳）: コヒーレントな非線形三部構造相互作用は、ハイブリッド量子系における量子シミュレーションと情報処理の進歩に不可欠であるが、実験的に困難であり、包括的探索は避けられない。
そこで我々は, 固体ネオン表面に閉じ込められた単一電子と近傍のマイクロマグネットからなるハイブリッド装置において, 非線形三部結合機構を予測した。
ここでの三部結合は、電子の固有電荷(運動)とスピン自由度を利用して、マイクロマグネットのマグノンモードと相互作用する。
電子ゼロ点運動の空間範囲が大きいことから、単一量子レベルでの可変かつ強いスピン-マグノン-モーション結合が得られ、同時に2つのフォノンが1つのスピンとマグノン励起と相互作用することを示す。
これは例えば、電子の電荷とスピン自由度の間の散逸的な相互作用、電子の運動状態における制御されたフォノンの付加/減算、定常的な非ガウス運動状態の準備を可能にする。
このプロトコルは電子トラップの高度に発達した技術で容易に実装でき、強く結合されたハイブリッド量子システムに基づく量子シミュレーションや情報処理の一般的な応用のための新たな道を開くことができる。
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