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Institucional

Molinares, Hugo

Drive-Loss Engineering and Quantum Discord Probing of Synchronized Optomechanical Squeezing

MDPI

MATHEMATICS

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In an optomechanical system (OMS), the dynamics of quantum correlations, e.g., quantum discord, can witness synchronized squeezing between the cavity and mechanical modes. We investigate an OMS driven by two coherent fields, and demonstrate that optimal quantum correlations and squeezing synchronization can be achieved by carefully tuning key parameters: the cavity-laser detunings, loss rates, and the effective coupling ratio between the optomechanical interaction and the amplitude drive. By employing the steady-state solution of the covariance matrix within the Lyapunov framework, we identify the conditions under which squeezing becomes stabilized. Furthermore, we demonstrate that synchronized squeezing of the cavity and mechanical modes can be effectively controlled by tuning the loss ratio between the cavity and mechanical subsystems. Alternatively, in the case where the cavity is driven by a single field, we demonstrate that synchronized squeezing in the conjugate quadratures of the cavity and mechanical modes can still be achieved, provided that the cavity is coupled to a squeezed reservoir. The presence of this engineered reservoir compensates the absent driving field, by injecting directional quantum noise, thereby enabling the emergence of steady-state squeezing correlations between the two modes. A critical aspect of our study reveals how the interplay between dissipative and driven-dispersive squeezing mechanisms governs the system's bandwidth and robustness against decoherence. Our findings provide a versatile framework for manipulating quantum correlations and squeezing in OMS, with applications in quantum metrology, sensing, and the engineering of nonclassical states. This work advances the understanding of squeezing synchronization and offers new strategies for enhancing quantum-coherent phenomena in dissipative environments.En un sistema optomecánico (SOM), la dinámica de las correlaciones cuánticas, como la discordia cuántica, puede dar lugar a una compresión sincronizada entre la cavidad y los modos mecánicos. Investigamos un SOM impulsado por dos campos coherentes y demostramos que se pueden lograr correlaciones cuánticas óptimas y la sincronización de la compresión ajustando cuidadosamente parámetros clave: las desintonizaciones entre la cavidad y el láser, las tasas de pérdida y la relación de acoplamiento efectiva entre la interacción optomecánica y la excitación de amplitud. Mediante la solución de estado estacionario de la matriz de covarianza dentro del marco de Lyapunov, identificamos las condiciones bajo las cuales la compresión se estabiliza. Además, demostramos que la compresión sincronizada de la cavidad y los modos mecánicos se puede controlar eficazmente ajustando la relación de pérdida entre los subsistemas de la cavidad y el mecánico. Alternativamente, en el caso de que la cavidad sea impulsada por un único campo, demostramos que aún se puede lograr la compresión sincronizada en las cuadraturas conjugadas de la cavidad y los modos mecánicos, siempre que la cavidad esté acoplada a un reservorio comprimido. La presencia de este reservorio artificial compensa la ausencia del campo impulsor, inyectando ruido cuántico direccional, lo que permite la aparición de correlaciones de compresión en estado estacionario entre los dos modos. Un aspecto crucial de nuestro estudio revela cómo la interacción entre los mecanismos de compresión disipativa y dispersiva impulsada rige el ancho de banda del sistema y su robustez frente a la decoherencia. Nuestros hallazgos proporcionan un marco versátil para manipular correlaciones cuánticas y compresión en OMS, con aplicaciones en metrología cuántica, detección y la ingeniería de estados no clásicos. Este trabajo profundiza en la comprensión de la sincronización de la compresión y ofrece nuevas estrategias para mejorar los fenómenos cuántico-coherentes en entornos disipativos.

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optomechanical system

drive-loss engineering

synchronized squeezing

quantum discord

entanglement

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Drive-Loss Engineering and Quantum Discord Probing of Synchronized Optomechanical Squeezing

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