光学杠杆检测中的后作用规避
量子物理
2023-03-07 v2 光学
摘要
光学杠杆是一种已有数百年历史且被广泛使用的检测技术，其应用范围从消费产品、工业传感器到科学研究中使用的精密力学显微镜。然而，尽管历史悠久，其量子极限尚未被探索。一般而言，任何精密光学测量都伴随着光力对被测物体的扰动（称为后作用），从而导致标准量子极限（SQL）。在此，我们给出了一个简单的几何光学描述，说明如何在光学杠杆检测中规避此类后作用以突破 SQL。我们开展了一个原理验证实验，在经典 regime 下演示了后作用规避机制，具体通过开发一个透镜系统，抵消了由激光指向噪声诱导的光学力矩引起的氮化硅薄膜机械谐振腔反射光的额外倾斜。我们实现的读出噪声基底比 SQL 低两个数量级，对应于有效光机协同性为 100，且无需光学腔。由于与量子传感相关的最先进超低耗散光机系统正迅速接近量子噪声占主导的水平，简单且广泛适用的后作用规避方案对于突破量子极限至关重要。
引用
@article{arxiv.2212.08197,
title = {Back action evasion in optical lever detection},
author = {Shan Hao and Thomas Purdy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.08197},
year = {2023}
}
备注
17 pages, 8 figures; References updated; Argument revised, results unchanged; Added details to the main text, figure and supplement; Type corrected