論文の概要: Mechanical oscillator thermometry in the nonlinear optomechanical regime

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.06699v1
• Date: Thu, 11 Jun 2020 18:00:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-16 00:31:32.556884
• Title: Mechanical oscillator thermometry in the nonlinear optomechanical regime
• Title（参考訳）: 非線形光学系における機械振動子温度測定
• Authors: Victor Montenegro, Marco G. Genoni, Abolfazl Bayat, Matteo G. A. Paris
• Abstract要約: 非ガウス放射圧相互作用による非駆動光学系について検討する。 光学プローブは非ガウス相互作用による非線形位相を取得し,非コヒーレント位相拡散過程を経ることを示す。 絡み合った光物質状態から効率的に温度を推定するために, ホモダイン検出器の前の非線形Kerr媒体を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Optomechanical systems are promising platforms for controlled light-matter interactions. They are capable of providing several fundamental and practical novel features when the mechanical oscillator is cooled down to nearly reach its ground state. In this framework, measuring the effective temperature of the oscillator is perhaps the most relevant step in the characterization of those systems. In conventional schemes, the cavity is driven strongly, and the overall system is well-described by a linear (Gaussian preserving) Hamiltonian. Here, we depart from this regime by considering an undriven optomechanical system via non-Gaussian radiation-pressure interaction. To measure the temperature of the mechanical oscillator, initially in a thermal state, we use light as a probe to coherently interact with it and create an entangled state. We show that the optical probe gets a nonlinear phase, resulting from the non-Gaussian interaction, and undergoes an incoherent phase diffusion process. To efficiently infer the temperature from the entangled light-matter state, we propose using a nonlinear Kerr medium before a homodyne detector. Remarkably, placing the Kerr medium enhances the precision to nearly saturate the ultimate quantum bound given by the quantum Fisher information. Furthermore, it also simplifies the thermometry procedure as it makes the choice of the homodyne local phase independent of the temperature, which avoids the need for adaptive sensing protocols.
• Abstract（参考訳）: 光機械システムは、制御された光間相互作用のプラットフォームとして有望である。 メカニカル発振器が冷却されてほぼ基底状態に達すると、いくつかの基本的で実用的な新しい特徴を提供することができる。 この枠組みでは、発振器の有効温度を測定することは、これらのシステムの特徴付けにおいておそらく最も重要なステップである。 従来のスキームでは、空洞は強く駆動され、全体系は線型(ガウス保存)ハミルトニアンによって明確に記述される。 ここでは,非ゲージ放射圧相互作用による非駆動光力学系を考えることにより,この状態から脱却する。 機械発振器の温度を測定するために、まず熱状態において、光をプローブとして使用し、それをコヒーレントに相互作用させ、絡み合った状態を生成する。 光学プローブは非ガウス相互作用により非線形位相となり、非コヒーレント位相拡散過程を経ることを示す。 絡み合った光物質状態から効率的に温度を推定するために, ホモダイン検出器の前の非線形Kerr媒体を提案する。 興味深いことに、Kerr媒体を配置することで、量子フィッシャー情報によって与えられる究極の量子境界をほぼ飽和させる精度が向上する。 さらに、温度に依存しないホモダイン局所位相の選択を行うため、適応型センシングプロトコルの必要性を避けるため、温度測定手順を単純化する。

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