論文の概要: Quantum-limited optical lever measurement of a torsion oscillator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.11397v1
• Date: Tue, 17 Sep 2024 17:56:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-18 15:25:38.473567
• Title: Quantum-limited optical lever measurement of a torsion oscillator
• Title（参考訳）: ねじり振動子の量子制限光レバー計測
• Authors: Christian M. Pluchar, Aman R. Agrawal, Dalziel J. Wilson,
• Abstract要約: トルク感度10-20,textN m/sqrttextHz$およびゼロ点スペクトル密度10-10,textrad/sqrttextHz$を有するSi$_3$N$_4$ナノリボンの光レバー計測について述べる。 我々の研究は、新しいねじり量子光学のクラスの可能性を示している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The optical lever is a precision displacement sensor with broad applications. In principle, it can track the motion of a mechanical oscillator with added noise at the Standard Quantum Limit (SQL); however, demonstrating this performance requires an oscillator with an exceptionally high torque sensitivity, or, equivalently, zero-point angular displacement spectral density. Here, we describe optical lever measurements on Si$_3$N$_4$ nanoribbons possessing $Q>3\times 10^7$ torsion modes with torque sensitivities of $10^{-20}\,\text{N m}/\sqrt{\text{Hz}}$ and zero-point displacement spectral densities of $10^{-10}\,\text{rad}/\sqrt{\text{Hz}}$. Compensating aberrations and leveraging immunity to classical intensity noise, we realize angular displacement measurements with imprecisions 20 dB below the SQL and demonstrate feedback cooling, using a position modulated laser beam as a torque actuator, from room temperature to $\sim5000$ phonons. Our study signals the potential for a new class of torsional quantum optomechanics.
• Abstract（参考訳）: 光レバーは高精度変位センサであり、幅広い用途がある。 原理的には、標準量子限界(SQL)で雑音を付加した機械振動子の運動を追跡することができるが、この性能を示すには例外的に高いトルク感度の振動子を必要とする。 ここでは、Si$_3$N$_4$ナノリボンの10^{-20}\,\text{Nm}/\sqrt{\text{Hz}}$と10^{-10}\,\text{rad}/\sqrt{\text{Hz}}$のトルク感度を持つ10^7$トーションモードの光学的レバー測定について述べる。 従来の強度雑音に対する収差の補正と免疫の活用により,SQLの下の20dBの精度で角変位の測定を実現し,トルクアクチュエータとして位置変調レーザビームを用いて,室温から$\sim5000$フォノンまでフィードバック冷却を行った。 我々の研究は、新しいねじり量子光学のクラスの可能性を示している。

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