悬浮光力学中刚体纳米哑铃的参数反馈冷却

我们从理论上研究参数反馈冷却下光悬浮纳米哑铃的刚体动力学，并提供一个简化模型来描述其运动。与以往研究不同，纳米粒子绕其对称轴的自旋被视为不可忽略。模拟揭示，当纳米粒子使用线偏振激光束悬浮时，标准参数反馈冷却可从五个转动自由度中的两个提取能量。反馈冷却后的动力学特征为一个描述绕激光偏振轴进动以及绕纳米粒子对称轴自旋的简正模式。冷却剩余模式需要绕偏振轴运动的两个天平动频率之间存在不对称，以及关于绕偏振轴转动的两个频率的信息。引入非对称势，若在反馈调制中同时使用两者的频率，可实现对天平动坐标的完全冷却，并且是进入天平动量子态的途径。势的不对称性需足够大以获得实用的冷却时间，因为系统的冷却速率非线性依赖于不对称程度，这一条件在实验中易于实现。