超越标准量子极限的扭转光学机械

我们报告了在具有超高品质因子扭转模式的氮化硅纳米带中,扭转光学机械测量超越了标准量子极限(SQL)。我们的装置实现了 $10^{-20}\ \text{N m}/\sqrt{\text{Hz}}$ 的扭矩灵敏度和 $10^{-10}\ \text{rad}/\sqrt{\text{Hz}}$ 的零点位移谱密度。通过补偿像差并利用对经典强度噪声的免疫性,我们实现了比 SQL 低 20 dB 的角位移测量精度,并展示了使用位置调制激光束作为扭矩致动器,将器件从室温反馈冷却至约 5000 个声子。我们的研究预示着扭转量子光学机械学新类别的潜力。