論文の概要: Superior Frequency Stability and Long-Lived State-Swapping in Cubic-SiC Mechanical Mode Pairs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.05646v1
- Date: Tue, 08 Jul 2025 03:57:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-09 16:34:37.555395
- Title: Superior Frequency Stability and Long-Lived State-Swapping in Cubic-SiC Mechanical Mode Pairs
- Title（参考訳）: 立方体-SiCメカニカル・モード・ペアの周波数安定性と長寿命状態スワッピング
- Authors: Huanying Sun, Yanlin Chen, Qichun Liu, Haihua Wu, Yuqing Wang, Tiefu Li, Yulong Liu,
- Abstract要約: 3C-SiC膜と矩形超伝導キャビティを組み合わせたキャビティ電気機械システムの開発を行った。
非一様応力下での固有周波数の表現を導出し、この手法が薄膜の応力解析における顕著な分解能をサポートすることを発見した。
本研究は、高品質な機械的マルチモードを備えた小型量子フォノンデバイスの設計方法である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.225992585382109
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The multimode cavity optomechanical system offers versatile applications including state transduction, coherent interconnection, and many-body simulations. In this study, we developed a cavity electromechanical system that integrates a 3C-SiC membrane and a rectangular superconducting cavity to observe the generation of nearly degenerate pairs of mechanical modes. Subsequently, we derive the expression for intrinsic frequency under nonuniform stress and find that this method supports a remarkably resolution for stress analysis in thin films. Experimentally, we perform collective fitting on the measured set of 57 mechanical modes, revealing deviations in biaxial non-uniform stress on the order of MPa. These degeneracy-broken mechanical modes exhibit exceptional quality factors as high as $10^8$ in a thermal bath of 10 mK. Furthermore, Allan deviation indicates that these modes exhibit extremely stable frequencies compared with different types of optomechanical devices. We then performed state-swapping between near-degenerate mode pairs, demonstrating the transfer efficiency exceeding 78\%, attributed to their exceptionally long lifetimes. This study paves the way for the design of compact quantum phononic devices featuring high-quality-factor mechanical multimode.
- Abstract（参考訳）: マルチモードキャビティ光学系は、状態伝達、コヒーレント相互接続、多体シミュレーションなど多用途の応用を提供する。
本研究では, 3C-SiC膜と長方形超伝導空洞を統合し, ほぼ縮退したメカニカルモードの生成を観察する空洞電気機械システムを開発した。
その後、非一様応力下での固有周波数の表現を導出し、この手法が薄膜の応力解析における顕著な分解能をサポートすることを発見した。
実験により, 測定した57個のメカニカルモードに対して集合的なフィッティングを行い, 両軸非一様応力の相違をMPaの順に明らかにした。
これらの縮退型機械的モードは10mKの熱浴において10^8$の異常な品質因子を示す。
さらに、アラン偏差は、これらのモードが様々な種類の光学デバイスと比較して非常に安定した周波数を示すことを示している。
次に, ほぼ退化モードペア間の状態スワッピングを行い, トランスファー効率が78 %を超えることを実証した。
本研究は、高品質な機械的マルチモードを備えた小型量子フォノンデバイスの設計方法である。
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