悬浮纳米颗粒两个机械模态的同步基态冷却
量子物理
2023-08-02 v2 光学
摘要
大质量机械系统的量子基态是探究宏观量子态和构建高保真传感器的基石。随着单运动模态基态冷却的近期实现，悬浮纳米颗粒已进入量子领域。为克服有害的交叉耦合与退相干效应，量子控制需扩展至更多系统维度，但解耦暗模态的效应迄今阻碍了基于腔的多机械模态基态冷却。在此，我们展示了光悬浮纳米颗粒的二维（2D）基态冷却。利用相干散射进入光学腔模态，我们将两个独立质心模态的占据数分别降至 0.83 和 0.81。通过控制纳米颗粒机械模态的频率间隔与腔耦合强度，我们展示了从 1D 到 2D 基态冷却的过渡，同时避免暗模态效应。我们的结果为生成量子受限高轨道角动量态奠定了基础，可应用于旋转传感。所展示的 2D 控制，结合已实现的沿第三运动轴的基态冷却能力，为完整 3D 大质量物体基态冷却打开了大门。
引用
@article{arxiv.2209.15326,
title = {Simultaneous ground-state cooling of two mechanical modes of a levitated nanoparticle},
author = {Johannes Piotrowski and Dominik Windey and Jayadev Vijayan and Carlos Gonzalez-Ballestero and Andrés de los Ríos Sommer and Nadine Meyer and Romain Quidant and Oriol Romero-Isart and René Reimann and Lukas Novotny},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.15326},
year = {2023}
}
备注
6 pages, 4 figures, 6 pages in Methods, 3 figures in Methods, down-sampled figures for smaller download