超伝導デバイス：超伝導回路オプトメカニクスにおいて実現されたトポロジカル格子
Nature 612, 7941 doi: 10.1038/s41586-022-05367-9
共振器オプトメカニクスは、輻射圧との相互作用を通して機械的運動の制御を可能にし、キログラム規模のレーザー干渉計重力波観測所（LIGO）ミラーからナノ機械系まで、人工機械系の量子制御に寄与しており、基底状態の準備、エンタングルメント、機械的対象のスクイージング、標準量子限界での位置測定、量子変換を可能にしている。しかし、これまでの方式の大半は、単一モードか少数モードのオプトメカニカル系を用いていた。対照的に、非自明なバンド構造の合成を可能にするオプトメカニカル格子を用いる場合、新しいダイナミクスと応用が期待されており、こうした格子は回路量子電気力学の分野で活発に研究されている。超伝導マイクロ波オプトメカニカル回路は、そうした格子を実現する有望なプラットフォームであるが、スケーリングの制限が厳しいという問題が大きくなっている。今回我々は、この課題を克服し、Su–Schrieffer–Heegerモデルを実現する一次元回路オプトメカニカル鎖において、トポロジカルマイクロ波モードを実証している。さらに我々は、二次元オプトメカニカルハニカム格子において歪みグラフェンモデルを実現した。そして我々は、この光メカニカル相互作用を利用することで、いかなる局所プローブも用いずに混成モードのモード関数の直接測定が可能であることを示す。これによって、根底にある完全な格子ハミルトニアンの再構築と、既存の残留無秩序の直接測定が可能になる。導入された測定技術を伴うこうしたオプトメカニカル格子によって、集団的ダイナミクス、量子多体ダイナミクス、クエンチダイナミクス、トポロジカル特性、そしてさらに広く見れば、自由度の数が多い複雑なオプトメカニカル系における創発的な非線形ダイナミクスを探索する道が得られる。
