囚禁金刚石运动的自旋冷却

观测并控制宏观量子系统长期以来是量子物理研究的驱动力。在这一努力中，单个量子系统与机械振子之间的强耦合正被积极追求。虽然利用自旋系统的相干控制读取机械运动以及利用纯净振子读取单自旋均已得到演示，但利用长寿命电子自旋对宏观物体运动进行温度控制尚未见报道。在此，我们观测到囚禁微金刚石运动的自旋依赖力矩与自旋冷却。利用微波与激光激发的组合，使氮空位中心的自旋作用于金刚石取向，并通过动力学反作用冷却金刚石的摆动。进一步，在非线性的区域驱动该系统，我们演示了由自旋-机械耦合激发的双稳性和自持相干振荡，这为自旋驱动产生运动的非经典态提供了前景。这种作为具有受控耗散的罗盘运行的悬浮金刚石在高精度力矩传感、自旋-玻色子问题模拟以及量子相变探测方面具有意义。在单自旋极限下并采用超纯纳米金刚石，它将允许在环境条件下对氮空位中心自旋进行量子非破坏读取、远距离个体自旋间的确定性纠缠以及物质波干涉测量。