利用布里渊光散射对磁子进行量子层析
量子物理
2024-07-12 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
量子磁子学作为一门聚焦于磁子量子应用的新兴领域，需要能够分辨单磁子的精确测量方法。现有技术会引入额外耗散通道，且不适用于自由空间中的磁体。布里渊光散射 (BLS) 是一种成熟的磁化探测技术，以其高灵敏度和时间分辨率著称。磁子与光子的耦合由激光输入控制，因此可在无需测量时关闭。在本文中，我们从理论上研究 BLS 用于磁子量子层析的有效性。我们建模了一个有限光-磁波导，包含介电体引入的光学噪声，以计算信噪比 (SNR)。我们发现由于较小的磁光耦合，SNR 通常较低；但可通过向波导注入压缩真空而显著增强。我们利用输出光子的统计特性，通过最大似然估计重构磁子的密度矩阵。磁子态的经典分量（定义为 Wigner 函数正值区域）可高精度重构，而非经典分量则需要更高的 SNR 或更大的数据集。后者需要更紧凑的数据结构和先进的后处理算法。SNR 部分受输入激光功率限制，可通过设计带散热器的光-磁腔来提高。
引用
@article{arxiv.2311.10152,
title = {Quantum tomography of magnons using Brillouin light scattering},
author = {Sanchar Sharma and Silvia Viola Kusminskiy and Victor A. S. V. Bittencourt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.10152},
year = {2024}
}