室温下悬浮纳米颗粒的量子基态运动

我们报道了在室温环境下悬浮纳米颗粒的量子基态冷却。利用相干散射进入光学腔，我们将直径为 $143$ nm 的二氧化硅颗粒的质心运动冷却了超过 $7$ 个数量级，沿腔轴达到 $n_x=0.43\pm0.03$ 个声子，对应温度为 $12~\mu$K。我们推断加热速率为 $\Gamma_x/2\pi = 21\pm 3$ kHz，这导致相干时间为 $7.6~\mu$s——或 $15$ 次相干振荡——而该颗粒在 $10^{-6}$ mbar 压力下被光捕获。推断的光机械耦合速率 $g_x/2\pi = 71$ kHz 使系统远处于强协作性 regime（$C \approx 5$）。我们预期超高真空与自由落体动力学的结合将使此类纳米颗粒的时空相干性进一步扩展数个数量级，从而为宏观量子实验开辟新机遇。