基于变分测量的机械振子量子反馈冷却：微调海森堡显微镜

我们重新审视通过基于连续光学探测振子位置实现的反馈冷却，将机械振子制备在其量子力学基态附近的问题。在基态冷却相关的参数区间内，光学反作用与测量不精确噪声构成了可实现冷却的瓶颈，必须仔细平衡。这可以通过在零差探测中调节本地振荡器的相位以实现所谓的变分测量来完成。精确位置测量与最小扰动之间的权衡可从海森堡显微镜的角度理解，并且当测量与反馈过程在待冷却系统的量子相干时间内足够快时变得尤为相关。这对应于大量子合作度 $C_{\text{q}}\gtrsim1$ 的区间，近期反馈冷却实验已达成该区间。我们的方法为进一步推进当前量子光力学中最先进实验的极限提供了一条简捷途径。