論文の概要: On-chip magnon polaritons in the ultrastrong coupling regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.06065v1
• Date: Tue, 08 Jul 2025 15:09:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-09 16:34:38.246714
• Title: On-chip magnon polaritons in the ultrastrong coupling regime
• Title（参考訳）: 超強結合系におけるオンチップマグノン偏光子
• Authors: Shugo Yoshii, Manuel Müller, Ryo Ohshima, Matthias Althammer, Yuichiro Ando, Hans Huebl, Masashi Shiraishi,
• Abstract要約: 磁気双極子相互作用により超強磁性マグノン-光子結合系(マグノン偏光子)を実現する超伝導共振器と強磁性薄膜を提案する。 このプラットフォームは、反共鳴相互作用によって引き起こされるエキゾチックな量子現象の探索を促進し、スピントロニクスと量子光学をブリッジし、ノイズ耐性の量子技術応用を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.07067443325368973
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Light-matter interactions underpin the quantum technologies from quantum information processing to quantum sensing. When the coupling strength of light-matter interactions approaches the resonance frequencies of light and matter - the ultrastrong coupling regime - antiresonant (counter-rotating) processes, in which a photon and a matter excitation are simultaneously created or annihilated, induce non-negligible ground-state quantum entanglement between light and matter. Ultrastrong coupling thus provides a robust platform for noise-tolerant quantum entanglement, essential for reliable quantum technologies. However, the diamagnetic term typically counteracts antiresonant interactions, inhibiting intriguing phenomena such as thermal equibilium superradiant phase transitions.Here, we present an on-chip platform consisting of a superconducting resonator and thin ferromagnetic films achieving ultrastrong magnon-photon coupling system (magnon polaritons) via collective magnetic-dipole interactions, significantly circumventing the diamagnetic term. We experimentally demonstrate a pronounced Bloch-Siegert shift of about 60 MHz - direct evidence of antiresonant interactions - and observe cooperative enhancement of the effective coupling strength through increasing the number of remote magnon elements coupling with one photon mode. This scalable platform facilitates exploration of exotic quantum phenomena driven by antiresonant interactions, bridging spintronics and quantum optics, and enabling noise-tolerant quantum technological applications.
• Abstract（参考訳）: 光-物質相互作用は、量子情報処理から量子センシングまで、量子技術の基礎となる。 光と物質の相互作用の結合強度が光と物質の共鳴周波数(超強結合状態)に近づくと、光子と物質の励起が同時に生成または消滅する反共鳴(反回転)過程が起こり、光と物質の間の非無視的な基底状態量子絡みが引き起こされる。 したがって、ウルトラストロングカップリングは、信頼性の高い量子技術に不可欠なノイズ耐性量子絡み合いのための堅牢なプラットフォームを提供する。 しかし, 反共振相互作用を防止し, 熱平衡超放射相転移などの興味深い現象を抑制し, 超伝導共振器と超強磁性マグノン光子結合系(マグノンポーラリトン)を実現する薄膜からなるオンチップ・プラットフォームを提案する。 約60MHzのBloch-Siegertシフト(反共振相互作用の直接的証拠)を実験的に実証し、一方の光子モードと結合する遠隔マグノン元素の数を増やすことにより、有効結合強度の協調的増強を観察した。 このスケーラブルなプラットフォームは、反共鳴相互作用によって引き起こされるエキゾチックな量子現象の探索を促進し、スピントロニクスと量子光学をブリッジし、ノイズ耐性の量子技術応用を可能にする。

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