論文の概要: Something from Nothing: A Theoretical Framework for Enhancing or Enabling Cooling of a Mechanical Resonator via the anti-Stokes or Stokes Interaction and Zero-Photon Detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01735v2
- Date: Tue, 6 Aug 2024 15:37:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-07 13:18:40.455606
- Title: Something from Nothing: A Theoretical Framework for Enhancing or Enabling Cooling of a Mechanical Resonator via the anti-Stokes or Stokes Interaction and Zero-Photon Detection
- Title（参考訳）: 機械式共振器の冷却促進・促進のための理論的枠組み : アンチストークス・ストークス相互作用とゼロ光子検出
- Authors: Jack Clarke, Evan A. Cryer-Jenkins, Arjun Gupta, Kyle D. Major, Jinglei Zhang, Georg Enzian, Magdalena Szczykulska, Anthony C. Leung, Harsh Rathee, Andreas Ø. Svela, Anthony K. C. Tan, Almut Beige, Klaus Mølmer, Michael R. Vanner,
- Abstract要約: 我々は、ゼロ光子検出が反ストークス相互作用によるレーザー冷却を高めるためにどのように利用されるかを記述するための理論的枠組みを開発する。
冷却が検出効率や最適協調性などのシステムパラメータにどのように依存するかを論じる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.894558519564981
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We develop a theoretical framework to describe how zero-photon detection may be utilized to enhance laser cooling via the anti-Stokes interaction and, somewhat surprisingly, enable cooling via the Stokes interaction commonly associated with heating. Our description includes both pulsed and continuous measurements as well as optical detection efficiency and open-system dynamics. For both cases, we discuss how the cooling depends on the system parameters such as detection efficiency and optomechanical cooperativity, and we study the continuous-measurement-induced dynamics, contrasting to single-photon detection events. For the Stokes case, we explore the interplay between cooling and heating via optomechanical parametric amplification, and we find the efficiency required to cool a mechanical oscillator via zero-photon detection. This work serves as a companion article to the recent experiment [E. A. Cryer-Jenkins, K. D. Major, et al., arXiv:2408.01734 (2024)], which demonstrated enhanced laser cooling of a mechanical oscillator via zero-photon detection on the anti-Stokes signal. The framework developed here provides new approaches for cooling mechanical resonators that can be applied to a wide range of areas including nonclassical state preparation, quantum thermodynamics, and avoiding the often unwanted heating effects of parametric amplification.
- Abstract（参考訳）: 我々は、ゼロ光子検出が反ストークス相互作用によるレーザー冷却の強化にどのように利用されるかを記述するための理論的枠組みを開発し、驚くべきことに、加熱に関連するストークス相互作用による冷却を可能にする。
我々の記述にはパルス計測と連続計測の両方、光学的検出効率と開系力学が含まれる。
いずれの場合も, 冷却が検出効率やオプティメカルコオペラティティティといったシステムパラメータにどのように依存するかを考察し, 単光子検出イベントとは対照的な連続測定誘起力学について検討する。
Stokesの場合、光学パラメトリック増幅による冷却と加熱の相互作用を探索し、ゼロ光子検出による機械発振器の冷却に必要な効率を見出した。
この研究は、最近の実験(E. A. Cryer-Jenkins, K. D. Major, et al , arXiv:2408.01734 (2024)]の補助的な記事として、反ストークス信号のゼロ光子検出による機械振動子のレーザー冷却の強化を実証した。
ここで開発されたフレームワークは、非古典的状態準備、量子熱力学、パラメトリック増幅によるしばしば望ましくない加熱効果を避けるなど、幅広い分野に適用可能な、機械共振器の冷却のための新しいアプローチを提供する。
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