自旋-磁子-机械混合系统中增强的三体相互作用

性质完全不同的自由度之间相干的三体相互作用对于量子信息与模拟技术至关重要，但它们通常难以实现且在很大程度上未被探索。在此，我们预测了在包含单个 NV 中心与微磁体的混合装置中的一种三体耦合机制。我们提出通过调制 NV 中心与微磁体之间的相对运动，在单个 NV 自旋、磁子与声子之间实现直接且强的三体相互作用。具体而言，通过引入参数驱动（双声子驱动）来调制机械运动（例如囚禁于电陷阱中的金刚石内 NV 自旋或磁陷阱中悬浮微磁体的质心运动），我们可以在单量子水平上获得可调且强的自旋-磁子-声子耦合，使三体耦合强度增强达两个数量级。这使得例如在实际实验参数下，在量子自旋-磁子-力学中可实现固态自旋、磁子与机械运动之间的三体纠缠。该方案可利用离子阱或磁陷阱中成熟的技术轻易实现，并可为基于直接且强耦合三体系统的量子模拟与信息处理中的广泛应用铺平道路。