光磁作用诱导的磁振子-磁振子和光-微波纠缠及纠缠转移
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1.华东交通大学信息与软件工程学院;2.浙江理工大学理学院

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国家自然科学(12464048) ;江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ2400512)


Optomagnonics-Induced Magnon-Magnon and Optical-Microwave Entanglement with Entanglement Transfer
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    摘要:

    基于一个杂化腔光磁系统,提出实现两体和三体纠缠及纠缠转移的方案。该系统包含两个钇铁石榴石小球(YIG1和YIG2),两个小球中的磁振子模式均与微波腔模式强耦合,YIG1同时是系统中的回音壁模式(WGM)谐振腔。基于光学光子与磁振子之间中等强度的三模共振相互作用,系统可以产生无直接相互作用的磁振子-磁振子纠缠和光-微波纠缠,并且可以控制纠缠在不同的子系统间转移。通过调节光学模式的失谐量,可以方便地将YIG1中磁振子模式的纠缠对象在光学模式、磁振子模式以及微波模式之间进行切换。光学-磁振子-磁振子模式、光学-磁振子-微波模式以及磁振子-磁振子-微波模式这些三体纠缠也可以通过调节失谐量和驱动强度进行相互转换。该结果为融合了光学、磁振子、微波多种物理体系的量子节点提供了灵活的产生纠缠和控制纠缠转移的方案,可用于以纠缠为基础的量子应用中。

    Abstract:

    We propose a scheme to achieve bipartite and tripartite entanglement in a hybrid cavity optomagnonic system, which consists of a microwave cavity with two yttrium iron garnet spheres (YIG1 and YIG2), and YIG1 also serves as a whispering-gallery-mode (WGM) resonator. Based on the moderately strong-coupling triple-resonant interaction of the optomagnonic system, magnon-magnon and optical-microwave entanglement can be achieved. In addition, this scheme enables controlled transfer of entanglement among different subsystems. The entangled partner of the magnon mode in YIG1 can be easily switched among the optical, magnon, and microwave mode by adjusting the optical detuning, thereby achieving entanglement transfer. Tripartite optical-magnon-magnon, optical-magnon-microwave, and magnon-magnon-microwave entanglement can also be obtained and can be transferred conveniently by adjusting the detuning and the driving power. These results provide a flexible controllability of bipartite and tripartite entanglement and their transfer for quantum nodes integrating multiple physical systems (optical, magnonic, and microwave), which can be applied in entanglement-based quantum applications.

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  • 收稿日期:2025-06-26
  • 最后修改日期:2025-07-26
  • 录用日期:2025-09-08
  • 在线发布日期: 2026-06-05
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