低温自由空间光学悬浮纳米粒子量子控制增强探测方案

2021-08-17 13:47:31

宏观尺度上的量子力学测试要求对机械运动及其退相干进行极端控制。通过设计谐振腔内微机械振荡器与电磁场之间的辐射—压力耦合,机械运动的量子控制已经实现。此外,以测量为基础的、依赖腔增强探测方案的反馈控制,已被用于冷却微机械振荡器到它们的量子基态。

光悬浮纳米粒子尤其有希望用于大质量物体的物质波实验,因为它们的捕获潜力完全可控。

作者在低温自由空间中光学悬浮一个飞克(10-15克)介电粒子,这足以抑制热效应,使测量反向作用成为主要的退相干机制。通过有效的量子测量,他们对粒子的动力学进行量子控制。他们通过基于测量的反馈将其质心运动冷却为平均占据0.65个运动量子,对应的状态纯度为0.43。光学谐振器的缺乏及其带宽限制有望将电磁场的全部量子控制转移到机械系统中。

作者表示,该实验平台为研究宏观尺度下的量子力学提供了一条途径。

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