論文の概要: Polariton-polariton coherent coupling in a molecular spin-superconductor chip

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.18103v1
• Date: Fri, 20 Feb 2026 09:48:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-23 18:01:41.286076
• Title: Polariton-polariton coherent coupling in a molecular spin-superconductor chip
• Title（参考訳）: 分子スピン-超伝導チップにおけるポラリトン-ポラリトンコヒーレントカップリング
• Authors: Carolina del Río, Marcos Rubín-Osanz, David Rodriguez, Sebastián Roca-Jerat, María Carmen Pallarés, J. Alejandro de Sousa, Paweł Pakulski, José Luis García Palacios, Daniel Granados, Dawid Pinkowicz, Núria Crivillers, Anabel Lostao, David Zueco, Alicia Gomez, Fernando Luis,
• Abstract要約: 我々は, 半導体共振器で生成した遠方偏光子, ハイブリッドスピン光子励起の相互作用を設計した。 チップはいくつかの共振器ペアで構成されており、アドレス化するために周波数が少しずれている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.921154603906917
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: The ability to establish coherent communication channels is key for scaling up quantum devices. Here, we engineer interactions between distant polaritons, hybrid spin-photon excitations formed at different lumped-element superconducting resonators within a chip. The chip consists of several resonator pairs, slightly detuned in frequency to make them addressable, capacitively coupled within each pair and inductively coupled to a common readout line. They interact locally with samples of PTMr and Tripak$^{-}$ organic free radicals, deposited onto their inductors, which provide model $S = 1/2$, $g \simeq 2$ spin ensembles. Frequency-dependent microwave transmission experiments, performed at very low temperatures, measure polariton frequencies as a function of magnetic field in different scenarios. When only one resonator within a pair hosts a molecular sample, the results evidence that spins couple remotely to the empty LER as well as to the local cavity mode. If both resonators interact with a spin ensemble, the magnetic field tunes the polariton frequencies relative to each other, on account of the different spin-photon interactions at each LER. When polaritons are brought into mutual resonance, an avoided level crossing emerges that gives direct spectroscopic evidence for a coherent polariton-polariton interaction mediated by the circuit. Pump-probe experiments reveal that the excitation of a polariton within a connected pair is felt, thus it can be read out, by the other one. These observations, backed by model calculations, illustrate the control and detection of distant photon-photon and spin-spin correlations and entanglement in a scalable modular chip.
• Abstract（参考訳）: コヒーレント通信チャネルを確立する能力は、量子デバイスをスケールアップするための鍵となる。 そこで我々は, 半導体共振器で生成した遠方偏光子, ハイブリッドスピン光子励起の相互作用を設計した。 チップは複数の共振器ペアで構成されており、周波数をわずかに減らして対応可能で、各ペア内で容量的に結合され、共通の読み出し線に誘導的に結合される。 PTMr と Tripak$^{-}$ 有機フリーラジカルのサンプルと局所的に相互作用し、インダクターに堆積し、モデル $S = 1/2$, $g \simeq 2$ スピンアンサンブルを提供する。 極低温で行う周波数依存性マイクロ波透過実験は、異なるシナリオにおける磁場の関数として偏光子周波数を測定する。 一対内の共振器が分子サンプルをホストしている場合、結果は、カップルが空のLERや局所空洞モードにリモートでスピンすることを示す。 両方の共振器がスピンアンサンブルと相互作用する場合、磁場は各LERにおける異なるスピン-光子相互作用に基づき、互いに相対的なポラリトン周波数を調整する。 ポラリトンが相互共鳴を起こすと、回避されたレベル交差が出現し、回路によって媒介されるコヒーレントなポラリトン-ポラリトン相互作用の直接分光学的証拠を与える。 ポンププローブ実験により、接続されたペア内の偏光子の励起が感じられ、他のペアによって読み取ることができることが明らかになった。 これらの観測はモデル計算によって裏付けられ、スケーラブルなモジュラーチップにおける遠光子光子とスピンスピンの相関と絡み合いの制御と検出を図示した。

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