論文の概要: Collective Dynamics in Circuit Quantum Acoustodynamics with a Macroscopic Resonator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.20800v1
• Date: Sat, 21 Mar 2026 12:51:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.089911
• Title: Collective Dynamics in Circuit Quantum Acoustodynamics with a Macroscopic Resonator
• Title（参考訳）: マクロ共振器を用いた回路量子音響力学の集合ダイナミクス
• Authors: Libo Zhang, Chilong Liu, Guixu Xie, Haolan Yuan, Mingze Liu, Hao Jia, Jian Li, Chang-Kang Hu, Song Liu, Alan C. Santos, Dian Tan, Dapeng Yu,
• Abstract要約: HBARにおける音響モードの集団ディックダイナミクスについて報告する。 本研究は,HBARをベースとしたハイブリッド量子系を,マクロ力学系における多体集団力学の探索のための有望なプラットフォームとして確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.926291526695055
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Collective dynamics in engineered quantum systems offer a unique and versatile platform for exploring how many-body correlations bridge microscopic entanglement and macroscopic behavior. In this work, we report collective Dicke dynamics of acoustic modes in a macroscopic high-overtone bulk acoustic resonator (HBAR). To achieve this, we engineer a hybrid quantum acoustodynamic system comprising an HBAR strongly coupled to a superconducting transmon qubit. The HBAR device is distinctive in the sense that its narrow mode spacing, together with enhanced qubit-mode coupling strength, gives rise to efficient coupling between the transmon and clusters of near-resonant modes. By harnessing the system properties, we observe collective dynamics involving clusters composed by two or three mechanical modes, where their non-resonant spectrum allows for the observation of the transition between the Dicke static regime to dynamically induced timed-Dicke one. The coherent collective behavior of the system is supported by time-domain measurements of the qubit's purity, indicating the quantum nature of the collective dynamics. Overall, our work establishes HBAR-based hybrid quantum system as a promising platform for exploring many-body collective dynamics in macroscopic mechanical systems.
• Abstract（参考訳）: 工学的な量子系における集合力学は、多体相関がいかに微細な絡み合いとマクロな振る舞いを橋渡しするかを探索するための独特で多用途なプラットフォームを提供する。 本研究では,HBARにおける音響モードの集団ディックダイナミクスについて報告する。 そこで我々は,超伝導トランスモン量子ビットに強く結合したHBARからなるハイブリッド量子音響力学系を設計した。 HBARデバイスは、その狭いモード間隔が、量子ビットモード結合強度の強化とともに、トランスモンと近共振モードのクラスタ間の効率的な結合を引き起こすという点で特徴的である。 システム特性を利用して、2つまたは3つのメカニカルモードで構成されたクラスターを含む集合力学を観測し、非共鳴スペクトルはディック静的状態から動的に誘導されるタイムドディッケ状態への遷移を観察する。 系のコヒーレントな集団的挙動は、クビットの純度を時間領域で測定することで支持され、集合力学の量子的性質を示している。 我々の研究は、HBARベースのハイブリッド量子システムを、マクロ力学系における多体集団力学を探求するための有望なプラットフォームとして確立している。

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