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  • 1National Institute of Standards and Technology, 325 Broadway, Boulder, Colorado 80305, USA. john.teufel@nist.gov

Nature
|March 11, 2011
PubMed
Resumen

Los investigadores lograron un fuerte acoplamiento en optomecánica cuántica mediante la integración de una membrana de aluminio con una cavidad superconductora. Este avance permite un mejor control y medición de los estados mecánicos cuánticos.

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Área de la Ciencia:

  • La física cuántica y la mecánica cuántica.
  • Optomecánica y electromecánica de la cavidad.
  • Los fenómenos macroscópicos cuánticos son fenómenos macroscópicos.

Sus antecedentes:

  • Investigar la naturaleza cuántica de los objetos macroscópicos es crucial para las mediciones cuánticas, los protocolos de información y las pruebas de coherencia cuántica.
  • Los estados mecánicos de larga duración son esenciales para observar el comportamiento cuántico macroscópico.
  • Las observaciones anteriores del comportamiento cuántico estaban limitadas a sistemas mecánicos de factor de baja calidad.

Objetivo del estudio:

  • Para lograr un fuerte acoplamiento en la optomecánica de cavidades para un mejor control cuántico.
  • Para explorar el comportamiento cuántico en sistemas mecánicos macroscópicos.
  • Para permitir el enfriamiento del estado fundamental y el control coherente de los estados mecánicos cuánticos.

Principales métodos:

  • Incorporó una membrana de aluminio flexible y independiente en una cavidad de resonancia superconductora de elementos agrupados.
  • Se logró un acoplamiento fuerte al aumentar la fuerza de acoplamiento de un solo fotón en más de dos órdenes de magnitud.
  • Utilizó un tono de accionamiento paramétrico para aumentar drásticamente la fuerza de acoplamiento general en el régimen habilitado cuánticamente.

Principales resultados:

  • Demostró un aumento significativo en la fuerza de acoplamiento de un solo fotón entre el oscilador mecánico y la resonancia de la cavidad.
  • Logró el régimen de acoplamiento fuerte habilitado por cuántica, evidenciado por una división máxima en modo normal de casi seis anchos de línea de cavidad desnuda.
  • Las mediciones espectroscópicas de los "estados vestidos" mostraron un excelente acuerdo con las predicciones teóricas.

Conclusiones:

  • La arquitectura de circuito desarrollada proporciona un camino práctico para el enfriamiento del estado fundamental del movimiento mecánico.
  • Permite el control coherente y la medición de los estados cuánticos de larga duración de objetos mecánicos macroscópicos.
  • Avanza en la investigación de la coherencia cuántica macroscópica y las limitaciones de los protocolos cuánticos.