基于电路的极强耦合和深强耦合 regime 下腔磁声子

我们在理论上研究了腔磁声子系统中非扰动强耦合现象。该系统中，铁磁体中均匀磁化动力学(磁子)与单个LC振荡器的微波磁场(光子)相互耦合。我们从包含由Landau-Lifshitz-Gilbert方程描述的磁化动力学的有效电路模型出发，发现在极强耦合和深强耦合 regime 下，会出现非平凡的频率移位，而这种现象在纯粹的经典框架中尚不为人所知。进一步对该电路模型进行量子化，推导了通用腔磁声子系统的最小量子力学模型，其对应于两模版的Hopfield哈姆顿量，解释了在经典电路模型中发现的频率移位机制。我们还建立了频率移位与量子物理量(如基态粒子数、赫氏不确定性原理相关的量子涨落以及纠缠熵)之间的关系，为实验访问这些量子资源提供了非破坏性手段。利用各向异性铁磁体中的软磁子，我们进一步展示了这些量子物理量在外部磁场随着磁子带边缘为零时会发散。该工作为超越传统强耦合 regime 的腔磁声子铺平了道路。