論文の概要: Optical coherent feedback control of a mechanical oscillator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.07674v1
- Date: Fri, 14 Oct 2022 09:57:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-22 14:30:45.989698
- Title: Optical coherent feedback control of a mechanical oscillator
- Title（参考訳）: 機械振動子の光コヒーレントフィードバック制御
- Authors: Maryse Ernzer, Manel Bosch Aguilera, Matteo Brunelli, Gian-Luca
Schmid, Christoph Bruder, Patrick P. Potts and Philipp Treutlein
- Abstract要約: 量子物理学では、測定はシステムの状態を読み取るだけでなく、それを不可逆的に修正する。
システムを実際に測定することなく、コヒーレントに量子信号を処理し、フィードバックする、異なるタイプのフィードバックが可能である。
本稿では,光キャビティ内におけるナノメカニカル膜の運動状態を制御するための光コヒーレントフィードバックプラットフォームの実現について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Feedback is a powerful and ubiquitous technique both in classical and quantum
system control. In its standard implementation it relies on measuring the state
of a system, classically processing and feeding back the extracted information.
In quantum physics, however, measurements not only read out the state of the
system, but also modify it irreversibly. A different kind of feedback which
coherently processes and feeds back quantum signals without actually measuring
the system is possible. This is known as coherent feedback. Here, we report on
the realization of an optical coherent feedback platform to control the
motional state of a nanomechanical membrane in an optical cavity. The coherent
feedback loop consists of a light field interacting twice with the same
mechanical mode through different cavity modes, without any measurement taking
place. Tuning the optical phase and delay of the feedback loop allows us to
control the motional state of the mechanical oscillator, its resonance
frequency and damping rate, the latter of which we use to cool the membrane
close to the quantum ground state. We present here a theoretical description
and experimental realization of this scheme. Our theoretical analysis provides
the optimal cooling conditions, showing that this new technique enables
ground-state cooling. Experimentally, we show that we can cool the membrane to
a state with $\bar{n}_m = 4.89 \pm 0.14 $ phonons ($480\,\mu$K) in a ${20}\,$K
environment. This lies below the theoretical limit of cavity dynamical
backaction cooling in the unresolved sideband regime. Our feedback scheme is
very versatile, offering new opportunities for quantum control in a variety of
optomechanical systems.
- Abstract（参考訳）: フィードバックは古典的および量子システム制御の両方において強力でユビキタスなテクニックである。
標準的な実装では、システムの状態を測定し、古典的に処理し、抽出した情報を返送する。
しかし、量子物理学では、測定はシステムの状態を読み取るだけでなく、不可逆的に修正する。
システムを実際に測定することなく、コヒーレントに量子信号を処理し、送り返す、異なる種類のフィードバックが可能だ。
これはコヒーレントフィードバックとして知られている。
本稿では,光キャビティ内におけるナノメカニカル膜の運動状態を制御するための光コヒーレントフィードバックプラットフォームの実現について報告する。
コヒーレントフィードバックループは、異なるキャビティモードを介して同じメカニカルモードと2回相互作用する光場で構成され、計測は行われない。
フィードバックループの光位相と遅延を調整することで、機械振動子の運動状態、共鳴周波数、減衰率を制御でき、後者は量子基底状態に近い膜を冷却するために使用する。
本稿では,このスキームの理論的記述と実験的実現について述べる。
我々の理論解析は最適冷却条件を提供し、この新手法が地中冷却を可能にすることを示す。
実験的に、この膜は${20}\,$k環境で$\bar{n}_m = 4.89 \pm 0.14 $ phonons (480\,\mu$k) で冷却できることを示した。
これは未解決のサイドバンド状態における空洞力学のバックアクション冷却の理論的限界より下にある。
我々のフィードバック方式は非常に多用途であり、様々な光学系における量子制御の新しい機会を提供する。
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