微波腔模态与NV 群集的混合非退化参数放大器

我们提出一种实现方式，其中信号模式和idler模式分别为微波模式和自旋群集（例如金刚石中的氮空位中心），在各自的线性 regime 中运行。该参数放大器可在室温和低温下放大两个系统中的信号，可用于生成两种模式和单模式的压缩。它仅需在信号和idler频率之和处调制自旋群集频率（提供经典泵浦），两个系统间足够detuned。尽管调制自旋群集本身既不会产生放大也不会产生压缩，且非驻留的扰动分析表明仅在调制自旋群集时仅会参数驱动腔模，但该效应仍然惊人。典型腔参数包括品质因子 $Q=10^4$，调制频率为1 GHz，微波信号可在 $1.7~\mu$s内放大约 $18~\mbox{dB}$，驻留带宽约为 $0.5~\mbox{MHz}$。在 $10~\mbox{mK}$ 时，同样的调制幅度和腔体/自旋 $Q=5\times 10^5$ 可产生约 $5~\mbox{dB}$ 的压缩。我们还检查了实际实施的要求。