論文の概要: Laser cooling a membrane-in-the-middle system close to the quantum ground state from room temperature

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.11169v2
• Date: Mon, 30 Jan 2023 15:25:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-08 09:47:43.739972
• Title: Laser cooling a membrane-in-the-middle system close to the quantum ground state from room temperature
• Title（参考訳）: 室温から量子基底状態に近い中間膜系のレーザー冷却
• Authors: Sampo A. Saarinen, Nenad Kralj, Eric C. Langman, Yeghishe Tsaturyan, Albert Schliesser
• Abstract要約: 室温から直接量子基底状態に近い超コヒーレントで軟質な機械共振器をレーザ冷却する。 我々は、コヒーレントと測定に基づく量子制御技術の強力な組み合わせを紹介する。
• 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: Many protocols in quantum science and technology require initializing a system in a pure quantum state. In the context of the motional state of massive resonators, this enables studying fundamental physics at the elusive quantum-classical transition, and measuring force and acceleration with enhanced sensitivity. Laser cooling has been a method of choice to prepare mechanical resonators in the quantum ground state, one of the simplest pure states. However, in order to overcome the heating and decoherence by the thermal bath, this usually has to be combined with cryogenic cooling. Here, we laser-cool an ultracoherent, soft-clamped mechanical resonator close to the quantum ground state directly from room temperature. To this end, we implement the versatile membrane-in-the-middle setup with one fiber mirror and one phononic crystal mirror, which reaches a quantum cooperativity close to unity already at room temperature. We furthermore introduce a powerful combination of coherent and measurement-based quantum control techniques, which allows us to mitigate thermal intermodulation noise. The lowest occupancy we reach is 30 phonons, limited by measurement imprecision. Doing away with the necessity for cryogenic cooling should further facilitate the spread of optomechanical quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 量子科学と技術における多くのプロトコルは、純粋な量子状態のシステムを初期化する必要がある。 巨大共振器の運動状態の文脈において、これは量子古典遷移を解き明かす基礎物理学の研究と、感度を高めた力と加速度の測定を可能にする。 レーザー冷却は、最も単純な純状態の1つである量子基底状態における機械的共振器の合成方法である。 しかし、熱浴による加熱と脱コヒーレンスを克服するためには、通常は低温冷却と組み合わせなければならない。 ここでは、室温から直接量子基底状態に近い超コヒーレントで軟質な機械共振器をレーザー冷却する。 この目的のために,1つのファイバーミラーと1つのフォノニッククリスタルミラーを用いた多彩な中間膜構成を実装し,室温で既にユニティに近い量子協力性に到達した。 さらに,コヒーレントと測定に基づく量子制御の強力な組み合わせを導入することにより,熱的相互変調ノイズを低減できる。 最も低い占有率は30フォノンであり、測定精度によって制限される。 低温冷却の必要性をなくすことで、光量子技術の拡散がさらに促進される。

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