从室温将膜中置系统激光冷却至接近量子基态
量子物理
2023-03-07 v2 光学
摘要
量子科学与技术的许多协议要求将系统初始化为纯量子态。就大质量谐振子的运动态而言，这能够研究难以捉摸的量子-经典转变中的基础物理，并以增强的灵敏度测量力和加速度。激光冷却一直是制备机械谐振子量子基态（最简单的纯态之一）的首选方法。然而，为克服热浴引起的加热与退相干，通常须将其与低温冷却结合。在此，我们从室温直接激光冷却一个超相干、软夹紧机械谐振子至接近量子基态。为此，我们实现了带有单个光纤镜和一个声子晶体镜的通用膜中置装置，其在室温下即达到接近 1 的量子协作度。我们进一步引入相干与基于测量的量子控制技术的有力组合，从而抑制热互调噪声。我们达到的最低占据数为 30 个声子，受限于测量不精确。免去低温冷却的必要性应进一步促进光机械量子技术的普及。
引用
@article{arxiv.2206.11169,
title = {Laser cooling a membrane-in-the-middle system close to the quantum ground state from room temperature},
author = {Sampo A. Saarinen and Nenad Kralj and Eric C. Langman and Yeghishe Tsaturyan and Albert Schliesser},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.11169},
year = {2023}
}
备注
New in v2: a) improved fitting routine led to new sideband-cooled linewidths and calibration of mechanical spectra, both of which result in amended: 1. Fig. 2; 2. feedback-cooled occupancies (lowest occupancy is 30, instead of 20); 3. imprecision level limited by excess classical noise; 4. Fig. 4. b) SI now includes new sections 1.B and 8, and expanded section 4.A. c) minor corrections throughout