論文の概要: Nanoscale torsional dissipation dilution for quantum experiments and
precision measurement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.08350v1
- Date: Wed, 15 Dec 2021 18:55:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-04 11:49:46.460638
- Title: Nanoscale torsional dissipation dilution for quantum experiments and
precision measurement
- Title（参考訳）: 量子実験と精密測定のためのナノスケールねじり散逸希釈
- Authors: Jon R. Pratt, Aman R. Agrawal, Charles A. Condos, Christian M.
Pluchar, Stephan Schlamminger, and Dalziel J. Wilson
- Abstract要約: トーション共振器は, ナノスケールひずみによる大量放散希釈を経験できることを示す。
我々は、単純なトーションリボンが自然にソフトクランプされていることを示唆する、トーションバランスのコミュニティから、一世紀前の理論に関連している。
- 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: We show that torsion resonators can experience massive dissipation dilution
due to nanoscale strain, and draw a connection to a century-old theory from the
torsion balance community which suggests that a simple torsion ribbon is
naturally soft-clamped. By disrupting a commonly held belief in the
nanomechanics community, our findings invite a rethinking of strategies towards
quantum experiments and precision measurement with nanomechanical resonators.
For example, we revisit the optical lever technique for monitoring
displacement, and find that the rotation of a strained nanobeam can be resolved
with an imprecision smaller than the zero-point motion of its fundamental
torsional mode, without the use of a cavity or interferometric stability. We
also find that a strained torsion ribbon can be mass-loaded without changing
its $Q$ factor. We use this strategy to engineer a chip-scale torsion balance
whose resonance frequency is sensitive to micro-$g$ fluctuations of the local
gravitational field. Enabling both these advances is the fabrication of
high-stress Si$_3$N$_4$ nanobeams with width-to-thickness ratios of $10^4$ and
the recognition that their torsional modes have $Q$ factors scaling as their
width-to-thickness ratio squared, yielding $Q$ factors as high as $10^8$ and
$Q$-frequency products as high as $10^{13}$ Hz.
- Abstract（参考訳）: トーション共振器は,ナノスケールひずみによる大きな消散希釈を経験できることを示すとともに,単純なトーションリボンが自然にソフトクランプであることを示すトーションバランスコミュニティからの1世紀前の理論との関連性を示す。
ナノメカニクスのコミュニティにおける一般的な信念を乱すことで、量子実験とナノメカニカル共振器による精密測定の戦略を再考する。
例えば, 変位を監視する光学レバー法を再検討し, ひずみナノビームの回転をキャビティや干渉安定性を使わずに, 基本ねじれモードのゼロ点運動よりも小さなインプレシションで解決できることを見出した。
また, 歪んだねじりリボンを, Q$ の係数を変えることなく, 質量積載できることがわかった。
この方法では、局所重力場のマイクロ$g$ゆらぎに共振周波数が敏感なチップスケールのねじりバランスを設計する。
これら2つの進歩は、Si$_3$N$_4$ナノビームの幅と厚さの比が10^4$と認識され、ねじりモードが幅と厚さの比が2乗であるようにスケーリングする$Q$、最大10^8$と$Q$周波数の製品が10^{13}$ Hzである、という認識である。
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