論文の概要: Dissipative Quantum Feedback in Measurements Using a Parametrically
Coupled Microcavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.14482v2
- Date: Thu, 5 May 2022 13:59:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-13 04:59:27.707317
- Title: Dissipative Quantum Feedback in Measurements Using a Parametrically
Coupled Microcavity
- Title（参考訳）: パラメトリック結合マイクロキャビティを用いた測定における散逸量子フィードバック
- Authors: Liu Qiu, Guanhao Huang, Itay Shomroni, Jiahe Pan, Paul Seidler, and
Tobias J. Kippenberg
- Abstract要約: マイクロおよびナノスケールの光学またはマイクロ波キャビティは、様々な古典的な応用や量子科学の実験で使われている。
散逸光子吸収は、吸収された光学場のループ内磁場検出を通じて量子フィードバックをもたらす。
サイドバンド冷却したオプティメカナル結晶空洞の光学分光において,このような未予測の散逸ダイナミクスを実験的に観察した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Micro- and nanoscale optical or microwave cavities are used in a wide range
of classical applications and quantum science experiments, ranging from
precision measurements, laser technologies to quantum control of mechanical
motion. The dissipative photon loss via absorption, present to some extent in
any optical cavity, is known to introduce thermo-optical effects and thereby
impose fundamental limits on precision measurements. Here, we theoretically and
experimentally reveal that such dissipative photon absorption can result in
quantum feedback via in-loop field detection of the absorbed optical field,
leading to the intracavity field fluctuations to be squashed or antisquashed.
Strikingly, this modifies the optical cavity susceptibility in coherent
response measurements and causes excess noise and correlations in incoherent
interferometric optomechanical measurements using a cavity. We experimentally
observe such unanticipated dissipative dynamics in optomechanical spectroscopy
of sideband-cooled optomechanical crystal cavitiess at both cryogenic
temperature (approximately 8 K) and ambient conditions. The dissipative
feedback introduces effective modifications to the optical cavity linewidth and
the optomechanical scattering rate and gives rise to excess imprecision noise
in the interferometric quantum measurement of mechanical motion. Such
dissipative feedback differs fundamentally from a quantum nondemolition
feedback, e.g., optical Kerr squeezing. The dissipative feedback itself always
results in an antisqueezed out-of-loop optical field, while it can enhance the
coexisting Kerr squeezing under certain conditions. Our result has wide-ranging
implications for future dissipation engineering, such as dissipation enhanced
sideband cooling and Kerr squeezing, quantum frequency conversion, and
nonreciprocity in photonic systems.
- Abstract（参考訳）: マイクロおよびナノスケールの光学またはマイクロ波共振器は、精密測定、レーザー技術、機械的運動の量子制御まで幅広い古典的応用や量子科学実験で使用されている。
吸収による散逸光子損失は、任意の光学キャビティにおいてある程度存在し、熱光学効果を導入し、精度測定に根本的な限界を課すことが知られている。
そこで, この散逸光子吸収は, 吸収された光学場をループ内で検出することで量子フィードバックを生じさせ, キャビティ内磁場のゆらぎを砕いたり解凍させたりすることができることを理論的に実験的に明らかにする。
厳密には、これはコヒーレント応答測定における光キャビティの感受性を変化させ、空洞を用いた非コヒーレント干渉光学測定において過剰なノイズと相関を引き起こす。
極低温(約8k)と環境条件の両方におけるサイドバンド冷却光機械結晶空洞の光力学的分光における予期せぬ散逸ダイナミクスを実験的に観察した。
散逸フィードバックは、光キャビティ線幅と光力学的散乱速度の効果的な修正をもたらし、メカニカル運動の干渉量子測定において過大な不適合ノイズを引き起こす。
このような散逸フィードバックは、量子非退化フィードバック、例えば光カースクイージングとは根本的に異なる。
散逸性フィードバックは、常に反ループ外光学界をもたらすが、ある条件下では共存するカースキューズを強化することができる。
本研究の結果は, サイドバンド冷却, カースキューズ, 量子周波数変換, フォトニックシステムにおける非相反性など, 将来の散逸技術に幅広い意味を持つ。
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