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Mechanical rotation via optical pumping of paramagnetic impurities

机译：通过光学泵浦的顺磁杂质机械旋转

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摘要

Hybrid quantum systems exhibiting coupled optical, spin, and mechanical degrees of freedom can serve as a platform for sensing, or as a bus to mediate interactions between qubits with disparate energy scales. These systems are also creating opportunities to test foundational ideas in quantum mechanics, including direct observations of the quantum regime in macroscopic objects. Here, we make use of angular momentum conservation to study the dynamics of a pair of paramagnetic centers featuring different spin numbers in the presence of a properly tuned external magnetic field. We examine the interplay between optical excitation, spin evolution, and mechanical motion, and theoretically show that in the presence of continuous optical illumination, interspin cross relaxation must induce rigid rotation of the host crystal. The system dynamics is robust to scattering of spin-polarized phonons, a result we build on to show this form of angular momentum transfer should be observable using state-of-the-art torsional oscillators or trapped nanoparticles.
机译：展示耦合光学，旋转和机械自由度的混合量子系统可以用作用于感测的平台，或者作为乘坐用于在具有不同能量尺度之间介导相互作用的总线。这些系统还在创造了在量子力学中测试基础思想的机会，包括宏观物体中量子制度的直接观察。在这里，我们利用角动量保守来研究在适当调谐的外部磁场存在下具有不同旋转数的一对顺磁中心的动态。我们检查光学激发，旋转进化和机械运动之间的相互作用，理论上表明，在连续光学照射的存在下，交叉弛豫的间隙必须引起宿主晶体的刚性旋转。系统动态对旋转旋转声子的散射稳健，因此我们构建的结果以显示这种形式的角动量转移应该使用最先进的扭转振荡器或被捕获的纳米颗粒观察到。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2019年第23期|235410.1-235410.8|共8页
  • 作者

    Zangara Pablo R.; Wood Alexander; Doherty Marcus W.; Meriles Carlos A.;

  • 作者单位

    CUNY City Coll Dept Phys New York NY 10031 USA;

    Univ Melbourne Sch Phys Melbourne Vic 3010 Australia;

    Australian Natl Univ Laser Phys Ctr Res Sch Phys Canberra ACT 2601 Australia;

    CUNY City Coll Dept Phys New York NY 10031 USA|CUNY Grad Ctr New York NY 10016 USA;

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