マイクロメカニカルモーションのサイドバンド冷却を量子基礎状態に冷却する
J D Teufel1, T Donner, Dale Li
1National Institute of Standards and Technology, Boulder, Colorado 80305, USA. john.teufel@nist.gov
Nature
|July 8, 2011
まとめ
研究者らは,電機相互作用を用いたマイクロメカニカルオシレータのグラウンドステート冷却を達成した. この量子基礎状態の準備と強力な結合は,量子情報伝達と量子力学のテストの道を開く.
科学分野:
- 量子物理学とは,量子物理学のことです.
- 機械工学の機械工学
- 応用物理学の応用物理学
背景:
- レーザー冷却は原子システムに革命を起こし,量子コンピューティングと物質の新しい状態を可能にしました.
- 洞穴型光機械/電気機械システムはサイドバンド冷却を使用していますが,環境カップリングのために量子体制 (運動の1量子未満) に到達することは困難です.
- 以前の方法では,マクロスコープのオブジェクトの熱ノイズを克服するのに苦労しました.
研究 の 目的:
- マイクロメカニカルオシレータのサイドバンド冷却を量子基底状態に示すために.
- マクロスコープの機械システムで強力な結合と効率的な測定を達成するために.
- より大きなシステムにおける量子現象を探求し,量子情報転送を可能にする.
主な方法:
- 電子メカニカル相互作用を強化するために,超伝導マイクロ波共振回路にマイクロメカニカル膜を埋め込む.
- ~10MHzのマイクロメカニカルオシレータのサイドバンド冷却技術を使用しています.
- フォノンの占有を検証するために,ハイゼンベルク限界に近い位置測定を行う.
主要な成果:
- マイクロメカニカルオシレータを0.34 ± 0.05.05のフォノン占有率で量子基礎状態まで冷却することに成功した.
- ハイゼンベルク限界に近い位置測定 (5.1 ± 0.4) h/2π. を達成しました.
- 強力なカップリングが実証され,マイクロ波光子と機械的フォノン間の一貫した交換を可能にしました.
結論:
- グラウンド状態の準備,強い結合,効率的な測定は,マクロスコープのシステムで同時に達成されました.
- この装置は,非古典的な運動状態の制御と検出の進歩を容易にする.
- このシステムは,量子理論を新しいシステムでテストし,量子情報インターフェースとして機能する可能性を秘めています.
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