論文の概要: Microwave-to-optical transduction using magnon-exciton coupling in a layered antiferromagnet

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.03441v1
• Date: Fri, 03 Apr 2026 20:33:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-07 15:49:18.580244
• Title: Microwave-to-optical transduction using magnon-exciton coupling in a layered antiferromagnet
• Title（参考訳）: 層状反強磁性体におけるマグノン-エキシトン結合を用いたマイクロ波-光伝送
• Authors: Pratap Chandra Adak, Iris McDaniel, Suvodeep Paul, Caleb Heuvel-Horwitz, Bikash Das, Vitali Kozlov, Kseniia Mosina, Arun Ramanathan, Xavier Roy, Zdeněk Sofer, Tian Zhong, Akashdeep Kamra, Arno Thielens, Andrea Alù, Vinod M. Menon,
• Abstract要約: 層状反強磁性体CrSBrのマグノン-エキシトン結合に基づくコヒーレントマイクロ波-光光学特性を示す。 本研究は、広帯域マイクロ波光インタフェースのためのスケーラブルなプラットフォームとして、層状磁石にマグノンカップリングした励起体を構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2698409732765652
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Coherent interfaces between microwave-frequency quantum systems and low-loss optical links are essential for quantum networks. However, existing microwave-optical transducers often trade conversion efficiency against added noise, bandwidth, and device integrability. Here, we demonstrate coherent microwave-to-optical transduction based on magnon-exciton coupling in the layered antiferromagnet CrSBr. Driving the antiferromagnetic resonance with microwave signals imprints coherent modulation on a reflected optical probe, generating optical sidebands that are resonantly enhanced near excitonic transitions. While prior magnon-based approaches to microwave-to-optical transduction have typically relied on intrinsically weak off-resonant magneto-optical effects (e.g., Faraday rotation), our scheme exploits strong light-matter interactions at exciton resonances. Even in a bulk crystal without cavity enhancement, we observe coherent conversion over an intrinsically broadband window of ~ 300 MHz. We further show that multiple exciton-polariton resonances inherit the magnon-coupled response, suggesting a route to broaden the usable optical detuning range and to mitigate optical dissipation. Our results establish magnon-coupled excitons in layered magnets as a scalable platform for broadband microwave-optical interfaces, with pathways to higher cooperativity via reduced magnetic volume and cavity integration.
• Abstract（参考訳）: マイクロ波量子システムと低損失光リンクのコヒーレントインターフェースは量子ネットワークにとって不可欠である。 しかし、既存のマイクロ波光トランスデューサは、追加のノイズ、帯域幅、デバイスインテグレータと変換効率を交換することが多い。 ここでは、層状反強磁性体CrSBrにおけるマグノン-エキシトンカップリングに基づくコヒーレントマイクロ波-光変換を示す。 マイクロ波信号による反強磁性共鳴の駆動は、反射光学プローブにコヒーレント変調を印加し、励起遷移付近で共鳴的に増強された光サイドバンドを生成する。 従来のマグノンによるマイクロ波-光伝送のアプローチは、本来は非共鳴磁気光学効果(例えばファラデー回転)に頼っていたが、我々の手法は励起子共鳴における強い光-物質相互作用を利用する。 キャビティ拡張のないバルク結晶でさえ、本質的に300MHzのブロードバンド窓上のコヒーレント変換を観察する。 さらに、複数の励起子-偏光子共鳴がマグノン結合反応を継承し、使用可能な光デチューニング範囲を広げ、光散逸を緩和する経路が示唆された。 本研究は、広帯域マイクロ波-光インターフェースのためのスケーラブルなプラットフォームとして、層状磁石にマグノン結合した励起体を構築し、磁気容量の低減とキャビティ統合による高い協調性を実現する。

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