腔磁振子系统中的非经典双稳性和三体纠缠

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腔磁振子学主要研究磁振子(即,磁性材料中的基本激发)与受限电磁场的相互作用并且作为几乎所有基于磁学的混合系统的基础。实际上,静磁模和微波腔模之间的磁偶极相互作用在量子磁学和腔磁力学中都被用来设计与不同物理系统的模之间的相互作用。在这里我们介绍了基础腔磁振子学,并回顾了这个新兴领域的理论进展。事实证明该领域正在为未来量子技术的整合做准备。它的吸引力主要来自于强磁振子-光子耦合和微波腔中容易达到的非线性范围。磁振子模与超导量子比特通过微波腔光子介导的耦合使测量能够达到单磁振子极限。因此腔磁振子学的进展是构建超导电路混合系统的关键基石。此外,我们展示了在一个非线性腔磁振子学系统中当磁振子被一个微波场强驱动时磁振子克尔非线性如何导致量子态双稳性的产生。建立在实验可行参数的基础上,数值结果展示了这个方法,其中驱动系统远离平衡态是实现磁振子和光子压缩态以及磁振子-光子纠缠的可靠方式,并且阐述了量子态双稳性的奇妙现象。此外,Kittel模能够在两个切换点附近从一个状态跳转到另一个状态,因此展示了量子态磁滞回线环现象。我们的结果表明双稳量子态能够为在非线性系统中宏观量子双稳现象的研究提供一种方式,并且也能够在磁自旋电子学中发现广泛的应用。此外我们也提出了一种通过利用Kerr非线性来增强腔磁振子系统中稳态两体和三体纠缠的方法。该系统由两个微波腔和一个磁振子组成,代表了宏观铁磁体中若干自旋的集体运动。我们证明Kerr非线性对于增强纠缠是可靠的,并在最佳失谐中产生小的频移。我们的系统比传统的光力系统更能抵抗环境引起的退相干。最后,我们简要分析了系统的有效性,并讨论了如何检测产生的纠缠。
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