Optomecánica cuántica a temperatura ambiente con una cavidad de ruido ultrabaja

Área de la Ciencia:

• La física cuántica
• Optomecánica
• Sistemas de estado sólido

Sus antecedentes:

• La retroacción cuántica de la luz en el movimiento mecánico es difícil de observar en los resonadores de estado sólido debido al ruido y la inestabilidad.
• Los experimentos anteriores requerían fuerzas ópticas para controlar la rigidez del oscilador, lo que limita las aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Para superar los desafíos que impiden los efectos cuánticos en los resonadores mecánicos de estado sólido a temperatura ambiente.
• Para demostrar el control cuántico de los osciladores macroscópicos utilizando las interacciones luz-materia.

Principales métodos:

• Utilizó un sistema de membrana en el medio de ingeniería fonética con espejos de cavidad con patrón de cristal fonético.
• Utilizó un resonador de membrana de alta calidad (180 millones) con técnicas de sujeción suave.
• Redujo el ruido de frecuencia de la cavidad óptica en más de 700 veces.

Principales resultados:

• Se ha logrado una operación dentro de los 2,5 del límite de Heisenberg para la detección de desplazamiento.
• Se ha demostrado una compresión de un láser de sonda de 1,09 ± 1 dB por debajo de las fluctuaciones del vacío.
• Estados térmicos desplazados condicionales preparados con ocupación de fonones 0,97 ((2) utilizando un filtro de Kalman.

Conclusiones:

• Control cuántico extendido de osciladores macroscópicos de estado sólido a temperatura ambiente.
• El sistema desarrollado ofrece una plataforma para la detección cuántica avanzada y el procesamiento de información.