Abstract A combined ferrite parametric amplifier and millimeter-wave homodyne interferometer are proposed as an ambient temperature Bell Test. It is shown that the non-linear magnetic susceptibility of the yttrium iron garnet (YIG) ferrite, on account of its narrow line-width Larmor precessional resonance, make it an ideal material for the creation of entangled photons. These can be measured using a homodyne interferometer, as the much larger number of thermally generated photons associated with ambient temperature emission can be screened out. The proposed architecture may enable YIG quantum technology-based sensors to be developed, mimicking in the millimeter-wave band the large number of quantum optical experiments in the near-infrared and visible regions which had been made possible by use of the nonlinear beta barium borate ferroelectric, an analogue of YIG. It is illustrated here how the YIG parametric amplifier can reproduce quantum optical Type I and Type II wave interactions, which can be used to create entangled photons in the millimeter-wave band. It is estimated that when half a cubic centimeter of YIG crystal is placed in a magnetic field of a few Tesla and pumped with 5 Watts of millimeter-wave radiation, approximately 0.5 × 1012 entangled millimeter-wave photon pairs per second are generated by the spin-wave interaction. This means an integration time of only a few tens of seconds is needed for a successful Bell Test. A successful demonstration of this will lead to novel architectures of entanglement-based quantum technology room temperature sensors, re-envisioning YIG as a modern quantum material.

中文翻译：

---

使用铁氧体参量放大器和零差干涉仪的毫米波贝尔测试

摘要 提出了一种组合铁氧体参量放大器和毫米波零差干涉仪作为环境温度贝尔测试。结果表明，钇铁石榴石 (YIG) 铁氧体的非线性磁化率，由于其窄线宽拉莫尔进动共振，使其成为产生纠缠光子的理想材料。这些可以使用零差干涉仪进行测量，因为可以筛选出大量与环境温度发射相关的热生成光子。所提出的架构可以使基于 YIG 量子技术的传感器得以开发，在毫米波波段模拟近红外和可见光区域的大量量子光学实验，这些实验已经通过使用非线性 β 硼酸钡实现铁电体，YIG的类似物。此处说明了 YIG 参量放大器如何再现量子光学 I 型和 II 型波相互作用，可用于在毫米波波段产生纠缠光子。据估计，当半立方厘米的 YIG 晶体被放置在几特斯拉的磁场中并用 5 瓦的毫米波辐射泵浦时，自旋每秒产生大约 0.5 × 1012 个纠缠的毫米波光子对-波交互。这意味着成功的贝尔测试只需要几十秒的积分时间。对此的成功演示将导致基于纠缠的量子技术室温传感器的新型架构，重新设想 YIG 作为现代量子材料。此处说明了 YIG 参量放大器如何再现量子光学 I 型和 II 型波相互作用，可用于在毫米波波段产生纠缠光子。据估计，当半立方厘米的 YIG 晶体被放置在几特斯拉的磁场中并用 5 瓦的毫米波辐射泵浦时，自旋每秒产生大约 0.5 × 1012 个纠缠的毫米波光子对-波交互。这意味着成功的贝尔测试只需要几十秒的积分时间。对此的成功演示将导致基于纠缠的量子技术室温传感器的新型架构，重新设想 YIG 作为现代量子材料。此处说明了 YIG 参量放大器如何再现量子光学 I 型和 II 型波相互作用，可用于在毫米波波段产生纠缠光子。据估计，当半立方厘米的 YIG 晶体被放置在几特斯拉的磁场中并用 5 瓦的毫米波辐射泵浦时，自旋每秒产生大约 0.5 × 1012 个纠缠的毫米波光子对-波交互。这意味着成功的贝尔测试只需要几十秒的积分时间。对此的成功演示将导致基于纠缠的量子技术室温传感器的新型架构，重新设想 YIG 作为现代量子材料。可用于在毫米波波段产生纠缠光子。据估计，当半立方厘米的 YIG 晶体被放置在几特斯拉的磁场中并用 5 瓦的毫米波辐射泵浦时，自旋每秒产生大约 0.5 × 1012 个纠缠的毫米波光子对-波交互。这意味着成功的贝尔测试只需要几十秒的积分时间。对此的成功演示将导致基于纠缠的量子技术室温传感器的新型架构，重新设想 YIG 作为现代量子材料。可用于在毫米波波段产生纠缠光子。据估计，当半立方厘米的 YIG 晶体被放置在几特斯拉的磁场中并用 5 瓦的毫米波辐射泵浦时，自旋每秒产生大约 0.5 × 1012 个纠缠的毫米波光子对-波交互。这意味着成功的贝尔测试只需要几十秒的积分时间。对此的成功演示将导致基于纠缠的量子技术室温传感器的新型架构，重新设想 YIG 作为现代量子材料。自旋波相互作用每秒产生大约 0.5 × 1012 个纠缠的毫米波光子对。这意味着成功的贝尔测试只需要几十秒的积分时间。对此的成功演示将导致基于纠缠的量子技术室温传感器的新型架构，重新设想 YIG 作为现代量子材料。自旋波相互作用每秒产生大约 0.5 × 1012 个纠缠的毫米波光子对。这意味着成功的贝尔测试只需要几十秒的积分时间。对此的成功演示将导致基于纠缠的量子技术室温传感器的新型架构，重新设想 YIG 作为现代量子材料。