論文の概要: Optical signatures of quantum skyrmions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16877v1
• Date: Fri, 20 Jun 2025 09:58:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.403427
• Title: Optical signatures of quantum skyrmions
• Title（参考訳）: 量子スカイミオンの光学的シグネチャ
• Authors: Sanchar Sharma, Christina Psaroudaki,
• Abstract要約: We probe the quantum nature of skyrmion in frustrated magnets using Brillouin light scattering (BLS) 特定の幾何学において、古典的なスカイミオンは、BLSスペクトルにおいて対称なサイドバンドを生成するのに対し、量子スカイミオンは、その回転の真空ゆらぎから生じる別の非対称性を示す。 これらの発見は、スピンテクスチャにおける非古典的特徴の光学的検出のための具体的なプロトコルを確立し、量子応用におけるそれらの役割を探求する道を開いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Magnets have recently emerged as promising candidates for quantum computing, particularly using topologically-protected nanoscale spin textures. While the quantum dynamics of such spin textures has been theoretically studied, direct experimental evidence of their non-classical behavior remains an open challenge. To address this, we propose to employ Brillouin light scattering (BLS) as a method to probe the quantum nature of skyrmions in frustrated magnets. We show that, for a specific geometry, classical skyrmions produce symmetric sidebands in the BLS spectrum, whereas quantum skyrmions exhibit a distinct asymmetry arising from vacuum fluctuations of their rotation. By studying the photon-skyrmion interaction, we calculate the BLS spectrum using a quantum master equation and show that sideband asymmetry serves as a robust witness of energy level quantization. We find that this asymmetry is pronounced at low temperatures, and can be controlled by input laser power. These findings establish a concrete protocol for the optical detection of non-classical features in spin textures, paving the way for exploring their role in quantum applications.
• Abstract（参考訳）: 最近、マグネットは量子コンピューティングの有望な候補として現れ、特にトポロジカルに保護されたナノスケールのスピンテクスチャを用いている。 このようなスピンテクスチャの量子力学は理論的に研究されているが、それらの非古典的な振る舞いの直接的な実験的証拠は未解決の課題である。 これを解決するために,フラストレーション磁石におけるスカイミオンの量子的性質を探索する手法として,ブリルアン光散乱法(BLS)を提案する。 特定の幾何学において、古典的なスカイミオンは、BLSスペクトルにおいて対称なサイドバンドを生成するのに対し、量子スカイミオンは、その回転の真空ゆらぎから生じる別の非対称性を示す。 光子-光子相互作用を研究することにより、量子マスター方程式を用いてBLSスペクトルを計算し、サイドバンド非対称性がエネルギーレベル量子化の堅牢な証人であることを示す。 この非対称性は低温で発音され、入力レーザーパワーによって制御できる。 これらの発見は、スピンテクスチャにおける非古典的特徴の光学的検出のための具体的なプロトコルを確立し、量子応用におけるそれらの役割を探求する道を開いた。

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