論文の概要: Hybrid non-degenerate parametric amplifier for a microwave cavity mode and an NV ensemble
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.03407v1
- Date: Tue, 06 Jan 2026 20:49:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-09 02:15:23.069753
- Title: Hybrid non-degenerate parametric amplifier for a microwave cavity mode and an NV ensemble
- Title（参考訳）: マイクロ波キャビティモードとNVアンサンブルのためのハイブリッド非縮退パラメトリック増幅器
- Authors: Roman Ovsiannikov, Kurt Jacobs, Andrii G. Sotnikov, Matthew E. Trusheim, Denys I. Bondar,
- Abstract要約: 本稿では,信号モードとアイドラーモードをそれぞれ線形に動作させる非退化パラメトリック増幅器の実装について述べる。
室温と低温の両方で信号を増幅するこの増幅器は、どちらの系の2モードと1モードのスクイーズも生成することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We introduce an implementation of a non-degenerate parametric amplifier in which the signal and idler modes, respectively, a microwave mode and an ensemble of spins (e.g., nitrogen-vacancy centers in diamond), are operated in their linear regime. This paramp, which amplifies signals in both parts at room and cryogenic temperatures, can be used to generate both the two-mode and single-mode squeezing of either system. It requires merely modulating the frequency of the spin ensemble at the sum of the cavity and spin frequencies (providing the classical pump) with the two systems sufficiently detuned. This effect is remarkable given that modulating a spin ensemble by itself produces neither amplification nor squeezing, unlike modulating an oscillator, and that an off-resonant perturbative analysis would suggest that modulating the spin ensemble merely parametrically drives the cavity mode. With typical cavity parameters including a cavity quality factor~$Q=10^4$, and a 1 GHz modulation amplitude, the microwave signal can be amplified by approximately $18~\mbox{dB}$ in $1.7~\mbox{$μ$s}$, with a resonant bandwidth of about $0.5~\mbox{MHz}$. At $10~\mbox{mK}$ with the same modulation amplitude and a cavity and spin $Q=5\times 10^4$ it generates approximately $5~\mbox{dB}$ of squeezing. We also examine the experimental requirements for implementation.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波モードとスピンのアンサンブル(例えばダイヤモンドの窒素空孔中心)の信号とアイドラーモードを線形に動作させる非縮退パラメトリック増幅器の実装を提案する。
室温と低温の両方で信号を増幅するこの増幅器は、どちらの系の2モードと1モードのスクイーズも生成することができる。
スピンアンサンブルの周波数をキャビティとスピン周波数の合計で単に変調するだけでよい(古典的なポンプを提供する)。
この効果は、スピンアンサンブルをそれ自体で変調することは、発振器を変調するのとは異なり増幅やスクイーズを行わず、非共鳴摂動解析によってスピンアンサンブルが単にパラメトリックにキャビティモードを駆動することを示唆する。
キャビティ品質係数~Q=10^4$と1GHz変調振幅を含む典型的な空洞パラメータでは、マイクロ波信号は約18〜\mbox{dB}$で1.7〜\mbox{$μ$s}$で増幅でき、共振帯域は約0.5〜\mbox{MHz}$である。
10–\mbox{mK}$と同じ変調振幅と空洞を持ち、スピン$Q=5\times 10^4$で約5–\mbox{dB}$のスクイーズを生成する。
また,実装の実験的要件についても検討する。
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