論文の概要: Scalable all-optical cold damping of levitated nanoparticles
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.04455v1
- Date: Mon, 9 May 2022 17:57:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-13 20:19:37.724799
- Title: Scalable all-optical cold damping of levitated nanoparticles
- Title（参考訳）: 浮遊ナノ粒子のスケーラブル全光冷減衰
- Authors: Jayadev Vijayan, Zhao Zhang, Johannes Piotrowski, Dominik Windey, Fons
van der Laan, Martin Frimmer, Lukas Novotny
- Abstract要約: トラップ位置の空間変調に基づく新しい全光学式冷減衰方式を提案する。
この技術は粒子の中心運動を17,mKまで冷却し、圧力は2倍の10-6,mbarとなる。
我々の研究は、粒子間の量子相互作用の研究への道を開き、空洞ベースの冷却や電極、荷電粒子を使わずに粒子運動の3次元量子制御を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0112534079486846
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The field of levitodynamics has made significant progress towards controlling
and studying the motion of a levitated nanoparticle. Motional control relies on
either autonomous feedback via a cavity or measurement-based feedback via
external forces. Recent demonstrations of measurement-based ground-state
cooling of a single nanoparticle employ linear velocity feedback, also called
cold damping, and require the use of electrostatic forces on charged particles
via external electrodes. Here we introduce a novel all-optical cold damping
scheme based on spatial modulation of the trap position that is scalable to
multiple particles. The scheme relies on using programmable optical tweezers to
provide full independent control over trap frequency and position of each
tweezer. We show that the technique cools the center-of-mass motion of
particles down to $17\,$mK at a pressure of $2 \times 10^{-6}\,$mbar and
demonstrate its scalability by simultaneously cooling the motion of two
particles. Our work paves the way towards studying quantum interactions between
particles, achieving 3D quantum control of particle motion without cavity-based
cooling, electrodes or charged particles, and probing multipartite entanglement
in levitated optomechanical systems.
- Abstract（参考訳）: レビトダイナミクスの分野は、浮遊ナノ粒子の運動の制御と研究において大きな進歩を遂げた。
運動制御は、空洞を介した自律的なフィードバックまたは外部力による計測に基づくフィードバックに依存する。
単一ナノ粒子の計測に基づく基底状態冷却の最近の実証では、線形速度フィードバック(コールドダンピングとも呼ばれる)を採用し、外部電極を介して荷電粒子に静電力を加える必要がある。
本稿では,複数粒子にスケーラブルなトラップ位置の空間変調に基づく,新しい全光式冷減衰方式を提案する。
この方式は、プログラム可能な光ツイーザを使用して、各ツイーザのトラップ周波数と位置を完全に独立制御する。
本手法は, 粒子の中心運動を, 2 時間 10^{-6}\, $mbar の圧力で 17 , $mK まで冷却し, 2 つの粒子の運動を同時に冷却することにより, そのスケーラビリティを実証する。
本研究は,粒子間の量子相互作用の研究,キャビティベースの冷却を伴わない粒子運動の3次元量子制御,電極または荷電粒子の探索,浮遊光力学系における多成分の絡み合いの検出への道を開く。
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