論文の概要: Hybrid Optomechanical Cooling with Kerr Magnons and Squeezed Vacuum

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.09725v1
• Date: Wed, 13 Aug 2025 11:43:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-14 20:42:00.871885
• Title: Hybrid Optomechanical Cooling with Kerr Magnons and Squeezed Vacuum
• Title（参考訳）: カーマグノンとスクイーズド真空によるハイブリッドオプトメカニカル冷却
• Authors: Xiao-Hong Fan, Qin-Geng Chen, Jiaojiao Chen, Wei Xiong,
• Abstract要約: 基底状態冷却は、量子状態にアクセスし、マクロシステムの量子制御を可能にするために不可欠である。 我々は,イットリウム鉄ガーネット(YIG)球体をオプトメカニカルキャビティに埋め込んだハイブリッドオプトメカニカルシステムに基づく効率的な冷却戦略を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.317225279165198
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Ground-state cooling is essential for accessing the quantum regime and enabling quantum control of macroscopic systems. However, achieving optomechanical cooling in the unresolved-sideband regime ($\omega_b < \kappa$) remains challenging. In this Letter, we propose an efficient cooling strategy based on a hybrid optomechanical system incorporating a yttrium iron garnet (YIG) sphere embedded in an optomechanical cavity. Under strong cavity driving, the Kerr nonlinearity of the magnons hosted in the YIG sphere gives rise to a two-magnon process. Adiabatic elimination of the magnons yields an effective two-photon process in the cavity, which destructively interferes with all dissipative channels, surpassing the quantum backaction limit and enabling \textit{complete suppression} of heating under optimal conditions, even in the deeply unresolved sideband regime (DUSR: $\omega_b \ll \kappa$). Moreover, injecting squeezed vacuum noise into the cavity not only preserves these advantages but also delivers additional enhancements, including higher net cooling rates, reduced optomechanical coupling requirements, and improved noise robustness. Comparative analysis shows that our approach outperforms existing schemes without Kerr magnons, underscoring the potential of integrating nonlinear magnonics with optomechanics for quantum control of macroscopic mechanical systems.
• Abstract（参考訳）: 基底状態冷却は、量子状態にアクセスし、マクロシステムの量子制御を可能にするために不可欠である。 しかし、未解決のサイドバンド体制(\omega_b < \kappa$)で最適冷却を実現することは依然として困難である。 本稿では,イットリウム鉄ガーネット(YIG)球体をオプティメカルキャビティに埋め込んだハイブリッドオプティメカティカルシステムに基づく効率的な冷却手法を提案する。 強い空洞駆動の下では、YIG球にホストされるマグノンのカー非線形性は、2つのマグノン過程を引き起こす。 マグノンの断熱的除去はキャビティにおける効果的な2光子過程をもたらすが、これは全ての散逸チャネルに破壊的に干渉し、量子バックアクションの限界を超え、深い未解決のサイドバンド系(DUSR: $\omega_b \ll \kappa$)でも最適条件下での加熱の「textit{completepression}」を可能にする。 さらに、圧縮真空ノイズをキャビティに注入することで、これらの利点を保たせるだけでなく、より高いネット冷却率、オプティメカルカップリング要求の低減、ノイズの堅牢性の向上など、さらなる改善がもたらされる。 比較分析の結果,提案手法はKerr Magnonsを使わずに既存のスキームよりも優れており,マクロ力学系の量子制御のためのオプティメカニクスと非線形マグノニクスを統合する可能性を示している。

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