手性自旋-声子束缚态及与声子晶格的自旋-自旋相互作用

设计单声子与自旋之间的非常规相互作用因其量子声子学应用而令人着迷。在此，我们提出了一种可靠的方案，结合固态缺陷与金刚石声子（光机械）晶体，在声子二聚体和三聚体晶格中耦合自旋与声子。所使用的二聚体和三聚体晶格是具有空间调制跳跃率的耦合声子腔阵列。我们预测在这个混合量子系统中会出现一系列非常规的声-物质相互作用现象。在二聚体晶格中，我们展示了手性自旋-声子束缚态的形成以及依赖拓扑的声子集体辐射。而在三聚体晶格中，手性束缚态依然存在，且自旋弛豫依赖于子晶格。存在于两种类型晶格中的手性束缚态对大量无序具有鲁棒性，能够介导手性且鲁棒的自旋-自旋相互作用。这项工作为基于声子的量子信息处理和量子模拟提供了一个有前景的平台。