我们能将量子振子冷却到多低？一个有助于将激光冷却理解为热力学过程的有用类比
量子物理
2018-03-14 v1
摘要
我们分析了一个机械振子（例如代表单个囚禁离子的运动）在耦合一个受驱量子制冷机时所能达到的最低温度。该制冷机由一个参数受驱系统（在最简单情形中我们也视其为单个振子）组成，该系统耦合到一个能量被倾泻其中的库。我们表明，该振子的冷却（可通过其声子激发共振输运到环境中而实现）总会被一个在足够低温度下总是占主导的基本加热过程所中止。这一过程可描述为非共振的激发对产生。该结果与近期一项研究密切类比，后者表明对产生负责维护热力学第三定律的动力学版本的有效性（Phys. Rev. E 95, 012146）。有趣的是，我们将我们的模型与通常用于描述单个囚禁离子激光冷却的模型相联系，并重新得到了在分辨边带与非分辨边带极限下的正确极限温度。我们的发现（也可用于估计多种其他情形下可达到的最低温度）表明，激光冷却的极限也可与非共振对产生相关联。事实上，正如我们所展示的，情况正是如此：当由运动到电磁环境的共振激发输运所诱导的冷却跃迁，被声子-光子对产生所诱导的加热跃迁所补偿时，便达到了激光冷却的极限温度。
引用
@article{arxiv.1710.11554,
title = {How much can we cool a quantum oscillator? A useful analogy to understand laser cooling as a thermodynamical process},
author = {Nahuel Freitas and Juan Pablo Paz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.11554},
year = {2018}
}