腔自旋电子学理论研究

Strong light-matter interactions in condensed matter systems are a rich source of physics. The methods of cavity quantum electrodynamic hold promise for an efficient use of the spin degree of freedom in the context of quantum computation and simulation. We proposed to theoretical study the magnons and cavity photons coupling. We would like to explore possibility of making use of strong coupling between microwave and Nano magnetic particles. We propose coupling of a single spin to microwave cavity with relative phase shift introduced. We will focus on the YIG as a demonstrate materials.

光和物质的相互作用是自然界中最基础现象之一，也是丰富的物理之源。腔电子自旋学的方法为我们研究和使用电子自旋以及进行量子信息处理开辟了一条新的大道。本项目计划结合我们已有的自旋电子学理论研究成果，对微波腔中磁振子和光子耦合现象进行理论研究，希望理解磁振子和光子耦合的物理机制及其特性，提出增强这一耦合作用的方法，探索利用微波电场和磁场之间相位调控强耦合本征态。在本研究中我们主要探究的是低耗散磁性材料（YIG）和高质量微波腔的磁光强耦合。

我们研究了在具有相对相移的两个FMR驱动力存在下的谐振腔中的自旋-光子非厄密耦合现象，预言了非厄密耦合系统中自旋-光子极化子的能级吸引现象，并提出相位调控的自旋光子耦合的方法可用于相位成像和控制耦合参数。进一步研究了磁性边界条件对嵌入YIG薄膜的腔中腔磁极化子（CMP）的影响，为研究具有复杂表面磁化分布和磁性多层膜的薄膜的CMP提供了较好的理论基础。接着我们也研究了反铁磁、亚铁磁和其他具有多晶格磁体中存在的腔两种磁振子-光子耦合类型的竞争，并将我们研究推广到量子区域，提出非厄密耦合系统中自旋-光子极化子的能级吸引区域可以实现最大量子纠缠态，也提出了自旋-光子体系的薛定谔猫态的制备方案。