利用光悬浮与光冷却纳米颗粒感知微观定向噪声浴

光机械装置正被用作超弱力传感器，应用于从惯性传感至搜寻难以捉摸的暗物质等领域。对于后者，研究聚焦于探测较高能量的单次反冲或超轻窄带源；预期存在定向信号。然而，搜寻随机弱脉冲流或更一般的定向宽带信号的可能性不应被排除；鉴于此及其他应用，我们研究了在光镊中俘获并三维冷却的悬浮纳米球上，具有明确方向 $\Psi$ 的高斯白噪声脉冲的实验特征。我们发现，不同于常规功率谱密度（PSDs），互相关功率谱为定向但随机的微观力及其方位象限提供了无需标定的独特特征。理论与实验结果高度吻合。通过标定我们能够测量角度 $\Psi$，类似于平面内的力指南针。我们讨论了将该技术拓展至量子 regime 的前景，并比较了量子浴与经典浴的预期行为。