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Dressed-state optomechanics in the few-photon regime

Sengupta, Surangana und Kubala, Björn Heiko und Ankerhold, Joachim und Padurariu, Ciprian (2026) Dressed-state optomechanics in the few-photon regime. Physical Review Research, 8, 033326. American Physical Society. doi: 10.1103/2pg1-7jrl. ISSN 2643-1564.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
922kB

Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.1103/2pg1-7jrl

Kurzfassung

Efficient optomechanical cooling typically requires high photon occupancy to maximize cooling power, a constraint that generally limits the degree of coherent quantum control available in the few-photon regime. Here, we investigate this trade-off by considering a strongly nonlinear cavity operated as a discrete quantum system. In the weak-coupling limit, we derive a general connection between the optomechanical damping rate and the cavity's dressed-state manifold. This framework reveals that the damping rate (determined by the population imbalance across dressed states) is directly tunable via the coherent manipulation tools, which are standard in circuit quantum electrodynamics. We illustrate this framework using a Josephson photonics architecture, where a dc-biased junction induces a photon blockade that truncates the cavity to an N-level system. By sacrificing raw cooling (or heating) power, this platform enables full quantum mechanical control over optomechanical properties, offering a versatile avenue for the quantum manipulation of mechanical modes.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/226926/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Dressed-state optomechanics in the few-photon regime
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Sengupta, SuranganaInstitute for Complex Quantum Systems and IQST, Ulm University, Albert-Einstein-Allee 11, D-89069 Ulm, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kubala, Björn HeikoBjoern.Kubala (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-6685-0233227312554
Ankerhold, JoachimInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Albert-Einstein-Allee 11, 89069, Ulm, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Padurariu, CiprianInstitut für Komplexe Quantensysteme and IQST, Universität Ulm, Ulm, Germanyhttps://orcid.org/0000-0001-9568-2080NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 September 2026
Erschienen in:Physical Review Research
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:8
DOI:10.1103/2pg1-7jrl
Seitenbereich:033326
Verlag:American Physical Society
ISSN:2643-1564
Status:veröffentlicht
Stichwörter:optomechanics, Josephson junctions, cooling
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Potential von synthetischen Apertur-Quantenradaren
Standort: Ulm
Institute & Einrichtungen:Institut für Quantentechnologien > Theoretische Quantenphysik
Hinterlegt von: Kubala, Björn Heiko
Hinterlegt am:21 Sep 2026 10:50
Letzte Änderung:21 Sep 2026 10:50

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