耦合到高频微波谐振腔的光学冷却氮空位中心的腔量子电动力学效应
量子物理
2022-07-14 v1
摘要
近期实验展示了将高品质介质谐振腔的微波模式耦合到金刚石中光学冷却的氮空位（NV）自旋并实现冷却。我们近期的理论研究 [arXiv:2110.10950] 指出，冷却的 NV 自旋可用于在室温下实现腔量子电动力学效应（C-QED）。本文中，我们提议改进近期金刚石脉泽实验 [Nature 55, 493-496 (2018)] 所用的装置，该装置具有更高的自旋跃迁频率、更低的自旋退相位率以及更强的 NV 自旋-谐振腔耦合，以实现更好的微波模式冷却与室温 CQED 效应。为更精确地描述光学自旋冷却与集体自旋-谐振腔耦合，我们将标准 Jaynes-Cumming 模型扩展以考虑 NV 中心丰富的电子与自旋能级。我们的计算表明，对于所提议的装置，有可能将微波模式从 K（室温）冷却至 K，比先前纪录低约 K，并通过改变激光功率研究弱到强耦合转变下 CQED 效应的有趣动力学。经简单修改，我们的模型可应用于例如其他固态自旋或并五苯分子的三重态自旋，并研究其他效应，如脉冲与连续波脉泽的运行。
引用
@article{arxiv.2203.04102,
title = {Cavity Quantum Electrodynamics Effects of Optically Cooled Nitrogen-Vacancy Centers Coupled to a High Frequency Microwave Resonator},
author = {Yuan Zhang and Qilong Wu and Hao Wu and Xun Yang and Shi-Lei Su and Chongxin Shan and Klaus Mølmer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.04102},
year = {2022}
}
备注
14 pages, 8 figures