論文の概要: Dual-mode ground-state cooling in quadratic optomechanical systems: from multistability to general dark-mode suppression
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.14515v1
- Date: Thu, 16 Apr 2026 01:11:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-17 21:29:31.665971
- Title: Dual-mode ground-state cooling in quadratic optomechanical systems: from multistability to general dark-mode suppression
- Title（参考訳）: 二次光学系における二重モード基底状態冷却 -乗算性から一般暗モード抑制まで-
- Authors: Huanhuan Wei, Yun Chen, Jing Tang, Yuangang Deng,
- Abstract要約: 単一モード光共振器を1つのメカニカル共振器に線形に結合し、第2共振器に二次的に結合する2次光学系について検討した。
キャビティデチューニングとオプティメカルカップリングの強度を調整することにより、最大7つの定常解による光ビスタビリティからマルチスタビリティへの遷移を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.7823078975937285
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We theoretically investigate a quadratic optomechanical system comprising a single-mode optical cavity linearly coupled to one mechanical resonator and quadratically coupled to a second resonator. By tuning the cavity detuning and optomechanical coupling strengths, we demonstrate the transition from optical bistability to multistability with up to seven steady-state solutions. Notably, simultaneous ground-state cooling of both mechanical resonators occurs on the dynamically stable branch of the nonlinear steady-state solutions, offering new opportunities for combined nonlinear optical and quantum cooling functionalities. Beyond the multistable regime, we systematically study dual-mode ground-state cooling and find that robust simultaneous cooling can be achieved over a broad parameter range, except when the linear and quadratic couplings become comparable, where a dark-mode effect arises. In this case, tuning the second-order optomechanical-induced frequency shifts effectively suppresses dark-mode interference, enabling controllable and simultaneous ground-state cooling. Our results provide a versatile framework for engineering multimode quantum states in optomechanical systems and open new avenues for the development of multifunctional quantum devices, including ultra-sensitive sensors, scalable quantum memories, and integrated quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 1つの機械共振器に線形に結合し、第2共振器に二次的に結合した1モード光共振器からなる二次光学系を理論的に検討する。
キャビティデチューニングとオプティメカルカップリングの強度を調整することにより、最大7つの定常解による光ビスタビリティからマルチスタビリティへの遷移を実証する。
特に、両機械共振器の同時冷却は非線形定常解の動的安定分岐で発生し、非線形光学および量子冷却機能を組み合わせた新しい機会を提供する。
両モードの地中冷却を系統的に研究し, 線形結合と二次結合が同等になる場合を除き, 広いパラメータ範囲で頑健な同時冷却が可能であることを発見した。
この場合、二階の光学的周波数シフトの調整は、暗モード干渉を効果的に抑制し、制御可能かつ同時に基底状態の冷却を可能にする。
本研究は,超高感度センサ,スケーラブルな量子メモリ,集積量子ネットワークなどの多機能量子デバイス開発のための,オプティメカルシステムにおける多モード量子状態のエンジニアリングのための汎用的フレームワークを提供する。
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