研究目的
从理论上证明超导腔中单光子与纳米盘内磁涡旋的回旋模式之间的强耦合，并探索其在量子数据处理中的潜在应用。
研究成果
该研究从理论上证明，利用现有技术可实现单光子与磁涡旋回旋模式之间的强耦合。这为将磁涡旋用作光子与自旋激发之间的换能器开辟了道路，在量子数据处理领域具有潜在应用价值。
研究不足
该研究属于理论层面，实际实现可能面临诸如制造具有精确尺寸的纳米盘以及在磁性材料中实现低阻尼等挑战。耦合强度受材料特性和谐振器几何结构的限制。
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单光子与磁涡旋的强耦合
DOI：10.1021/acsphotonics.8b00954
期刊：ACS Photonics
出版年份：2018
更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要：
强光-物质耦合意味着腔体光子与其他类型的物质激发态之间发生相干交换。该技术可用于通过量子总线（光子）耦合不同量子比特（物质），或实现不同类型激发态的通信，例如将光转换为声子或磁振子。迄今为止尚未探索的一个界面是光与拓扑?；さ睦嗔Ｗ蛹し⑻ㄈ绱懦氡?、斯格明子或涡旋）之间的耦合。我们通过理论证明：超导腔中的单个光子可与纳米盘内磁涡旋的回旋模式实现强耦合。我们结合数值计算与解析方法，针对超导共面波导谐振器及不同纳米盘构型（材料与尺寸）展开研究。结果表明，为增强耦合效应，谐振器中制造的收缩结构至关重要——这使得半径200-400纳米、共振频率达数GHz的CoFe纳米盘能够实现强耦合。这种强耦合机制允许单个光子与涡旋回旋量子态进行相干交换。因此，本计算表明所提出的器件可作为光子与回旋涡旋之间的换能器，为通过拓扑?；さ淖孕し⑻ㄈ缥行蛩垢衩髯樱├床钩涑剂孔颖忍乜倭说缆?。最后我们讨论了基于涡旋作为短波长磁振子发射器的量子数据处理潜在应用。
作者：
María José Martínez-Pérez，David Zueco
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