論文の概要: Quantum state purity versus average phonon number for characterization
of mechanical oscillators in cavity optomechanics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.04425v3
- Date: Tue, 3 Jan 2023 17:52:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-19 23:04:58.986725
- Title: Quantum state purity versus average phonon number for characterization
of mechanical oscillators in cavity optomechanics
- Title（参考訳）: キャビティ光学における機械振動子のキャラクタリゼーションのための量子状態純度と平均フォノン数
- Authors: K. B{\o}rkje and F. Marin
- Abstract要約: 1次元および2次元メカニカル発振器の光力学的サイドバンド冷却について検討する。
本研究では,純度に関連する熱的占有数は,弱い結合状態における平均フォノン数によってよく近似できることを示す。
- 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: Quantum oscillators in Gaussian states are often characterized by average
occupation numbers that refer to a basis of eigenstates of the non-interacting
oscillator Hamiltonian. We argue that quantum state purity is a more
appropriate characteristic of such states, which can be applied to oscillators
of any dimensionality. For a one-dimensional oscillator, the state purity is
directly related to a thermal occupation number defined with respect to the
number state basis in which the oscillator's quantum state is thermal. Thus, it
naturally introduces a more versatile definition of an average occupation
number. We study optomechanical sideband cooling of one- and two-dimensional
mechanical oscillators in particular, and derive exact analytical expressions
for the maximal mechanical state purity achievable in the quantum backaction
limit. In the case of a one-dimensional oscillator, we show that the thermal
occupation number related to purity can be well approximated by the average
phonon number in the weak-coupling regime, but that the two differ in the
regime of ultrastrong optomechanical coupling or in cases where the
oscillator's resonance frequency is strongly renormalized.
- Abstract（参考訳）: ガウス状態の量子発振子は、非相互作用振動子の固有状態の基底を参照する平均占有数によって特徴づけられる。
量子状態純度はそのような状態のより適切な特性であり、任意の次元の振動子に適用できると主張する。
一次元発振器の場合、状態純度は、発振器の量子状態が熱的である数状態基底に対して定義される熱的占有数に直接関係する。
したがって、これは自然に平均的な職業数のより汎用的な定義を導入する。
特に1次元および2次元の機械振動子の最適サイドバンド冷却について検討し、量子バックアクション限界で達成可能な最大機械状態の正確な解析式を導出する。
1次元発振器の場合、純度に関連する熱占有数は弱結合状態における平均フォノン数によってよく近似できるが、超強光機械的結合状態や発振器の共鳴周波数が強く再正規化されている場合では両者が異なる。
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