在热退相干速率下对机械振子的测量与控制
量子物理
2018-06-22 v2
摘要
在实时量子反馈协议中，连续测量的记录被用于稳定所需的量子态。近年来，在包括微波光子和超导量子比特在内的多种良好隔离的微系统中已取得了非常成功的应用。相比之下，稳定一个有实际质量的物体（如纳米机械振子）的量子态仍然是一个艰巨的挑战：主要障碍是环境退相干，它对必须完成态测量的时间尺度提出了严格的要求。在此，我们描述了一种位置传感器，它能够在固态纳米机械振子的热退相干时间尺度内分辨其零点运动，这是利用反馈制备其基态的一个关键要求。该传感器基于腔光力耦合，实现了对振子位移的测量，其不精确度比标准量子极限低 40 dB，同时保持不精确度-反作用乘积在海森堡不确定性极限的 5 倍以内。利用该测量作为误差信号，并以辐射压作为执行器，我们演示了对 4.3 MHz 振子从 4.4 K 的低温热浴温度到 1.10.1 mK 有效值的主动反馈冷却（冷阻尼），对应的平均声子数为 5.30.6（即基态概率为 16%）。我们的结果为线性位置传感器的性能设立了一个新的基准，并标志着工程化机械振子作为基于测量的量子控制的实用对象而出现。
引用
@article{arxiv.1410.6191,
title = {Measurement and control of a mechanical oscillator at its thermal decoherence rate},
author = {D. J. Wilson and V. Sudhir and N. Piro and R. Schilling and A. Ghadimi and T. J. Kippenberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1410.6191},
year = {2018}
}
备注
24 pages, 10 figures; typos corrected in main text and figure 3