混合机械 - 原子系统中膜振子的协同冷却

利用超冷原子和原子离子的协同冷却，可以在无法进行直接激光或蒸发冷却的系统中实现超低温度。迄今为止，这种方法仅限于冷却其他微观粒子，其质量最大可达冷却原子质量的 $90$ 倍。在此，我们利用超冷原子对 Si$_3$N$_4$ 纳米膜的振动进行协同冷却，该膜的质量超过原子系综质量的 $10^{10}$ 倍。原子与膜振动的耦合通过激光在宏观距离上传递，并通过将膜置于光学腔中而得到增强。利用我们混合光机械系统中巨大的原子 - 膜协同性，我们观察到膜振动从室温冷却至 $650\pm 230$ mK。我们的方案能够在纯光机械技术无法达到基态的机制下，实现纳米膜或悬浮纳米粒子等低频振荡器的基态冷却和量子控制。