論文の概要: Autonomous phonon maser in levitated spin-mechanics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.17552v1
• Date: Sat, 24 Jan 2026 18:43:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-27 15:23:07.919916
• Title: Autonomous phonon maser in levitated spin-mechanics
• Title（参考訳）: レビテーションスピンメカニクスにおける自律型フォノンメーザー
• Authors: Mohamed Hatifi,
• Abstract要約: 単一の窒素空孔(NV)中心を包含する浮遊ナノダイアモンドは、超低周波のメカニカルモードを提供する。 我々は、駆動されたNVスピンが、質量運動の中心となるための逆利得媒質として機能するように調整できることを実証した。 完全主方程式シミュレーションは、上述の自己振動と位相拡散性、コヒーレントな定常状態を確認する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Levitated nanodiamonds hosting a single nitrogen-vacancy (NV) center provide an ultra-low-frequency mechanical mode with widely tunable dissipation and spin backaction under microwave dressing and optical pumping. We demonstrate that the driven NV spin can be tuned to act as an inverted gain medium for the center-of-mass motion, thereby stabilizing an autonomous phonon maser. In the separation-of-timescales regime where spin dynamics is fast, adiabatic elimination yields a reduced mechanical master equation with closed-form, detuning-dependent transition rates and a sharp threshold given by the sign change of the phonon-number damping. For representative levitated-NV parameters, we find that a percent-level dressed-basis inversion is sufficient to reach the threshold, and the small-signal gain can exceed the intrinsic mechanical loss by orders of magnitude. Full master-equation simulations confirm above-threshold self-oscillation and a phase-diffusing, coherent steady state, whose saturation follows the Maxwell-Bloch prediction.
• Abstract（参考訳）: 単一窒素空孔(NV)中心を収容するレビテーションナノダイアモンドは、マイクロ波ドレッシングおよび光ポンピングの下で、広く調整可能な散逸とスピンバックアクションを備えた超低周波機械モードを提供する。 我々は、駆動されたNVスピンが、質量移動の中心となるための反転利得媒質として機能し、それによって自律的なフォノンメーザを安定化させることができることを示した。 スピンダイナミクスが高速な時間分解系において、断熱除去は、閉形式、脱調依存遷移率、フォノン数減衰の符号変化によって与えられるシャープしきい値で還元された機械的マスター方程式を生成する。 代表的なレビテーションNVパラメータでは, パーセンテージレベルの着衣バスインバージョンはしきい値に達するのに十分であり, 小信号利得は内在的機械的損失を桁違いに超えることができる。 完全主方程式シミュレーションは、上述の自己振動と位相拡散性でコヒーレントな定常状態を確認し、その飽和はマクスウェル・ブロッホ予想に従う。

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