論文の概要: Nonreciprocity of intense light field and weak quantum signal in optomechanical systems with three-mode parametric interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.12855v1
- Date: Mon, 19 Jan 2026 09:10:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-21 22:47:22.825155
- Title: Nonreciprocity of intense light field and weak quantum signal in optomechanical systems with three-mode parametric interactions
- Title（参考訳）: 3モードパラメトリック相互作用を持つ光学系における強光場と弱量子信号の非相互性
- Authors: Yao Dong, Xin-Yao Huang, Guo-Feng Zhang,
- Abstract要約: 我々は、強い古典場と弱い量子信号の両方に対する非相互光伝送を実証する。
3モードのパラメトリック相互作用によって駆動される再構成可能なオプティメカカルプラットフォームを使用する。
この装置は、解決されたサイドバンド条件下での2モードシステムよりも制御フィールドの電力を少なくする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8271623987529275
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: We demonstrate nonreciprocal optical transmission for both intense classical fields and weak quantum signals within a reconfigurable optomechanical platform driven by three-mode parametric interactions. The platform is modular, where each three-mode optomechanical system serves as a fundamental building block. Operating independently, a single block achieves nonreciprocity for classical fields. Specifically, asymmetric radiation pressure from intrinsic optomechanical nonlinearity induces nonreciprocal mechanical displacement, modulating the cavity intensity through optomechanical feedback. This enables full isolation of backward transmission without requiring parameter initialization. Alternatively, for quantum signals, the platform is reconfigured by activating photonic and phononic exchange channels between the two blocks. In this configuration, nonreciprocity arises from quantum interference between direct photon hopping and indirect conversion pathways. Constructive interference enables unidirectional low-loss transmission, while destructive interference completely suppresses the reverse direction. After adiabatically eliminating the auxiliary modes, the optimal nonreciprocal frequency and the trade-off between insertion loss and nonreciprocal bandwidth can be controlled by engineering optomechanically induced mechanical dissipation. Additionally, the three-mode-based device requires less control-field power than two-mode systems under resolved-sideband conditions, demonstrating versatile potential for optical nonreciprocity applications across classical and quantum domains.
- Abstract（参考訳）: 3モードのパラメトリック相互作用によって駆動される再構成可能なオプティメカティカル・プラットフォームにおいて、高次古典場と弱量子信号の両方に対する非相互光伝送を実証する。
プラットフォームはモジュラーで、各3モードのオプトメカニクスシステムが基本的なビルディングブロックとして機能する。
独立に動作する1つのブロックは古典体の非相互性を達成する。
特に、内在的な光学的非線形性からの非対称な放射圧は非相互機械的変位を誘導し、光学的フィードバックによって空洞強度を変調する。
これにより、パラメータの初期化を必要とせずに、後方送信を完全に分離できる。
あるいは、量子信号に対して、このプラットフォームは2つのブロック間でフォトニックおよびフォノン交換チャネルを活性化することによって再構成される。
この構成では、非相互性は直接光子ホッピングと間接変換経路の間の量子干渉から生じる。
構成的干渉は一方向の低損失伝送を可能にし、破壊的干渉は逆方向を完全に抑制する。
補助モードを断熱的に除去した後、最適非相反周波数と挿入損失と非相反帯域とのトレードオフは、工学的光学的機械的消散によって制御できる。
さらに、この3モードベースのデバイスは、分解されたサイドバンド条件下での2モードシステムよりも制御フィールドの電力を少なくし、古典的および量子的領域にわたる光学的非相互性応用の汎用性を示す。
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