論文の概要: Reducing thermal noises by a quantum refrigerator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.08067v1
• Date: Wed, 12 Feb 2025 02:15:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-13 13:45:13.626877
• Title: Reducing thermal noises by a quantum refrigerator
• Title（参考訳）: 量子冷凍機による熱騒音低減
• Authors: Han-Jia Bi, Sheng-Wen Li,
• Abstract要約: 量子冷凍機」は、液体窒素温度付近での熱雑音を低減するために採用されている。 本研究では, MW共振器の冷却限界について, 量子冷凍機として3レベル, 4レベルシステムを用いて検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0642419115495107
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• Abstract: Reducing the thermal noises in microwave (MW) resonators can bring about significant progress in many research fields. Recently, a bench-top cooling method using "quantum refrigerators" has been adopted to reduce the thermal noises, reaching around liquid nitrogen temperature. In this study, we investigate the possible cooling limit of the MW resonator by using three-level or four-level systems as the quantum refrigerator. In this refrigerator system, proper light pump makes the multilevel systems concentrated into their ground states, which continuously absorb the thermal photons in the MW resonator. By adiabatic elimination, we give a more precise description for this cooling process. It turns out, though the multilevel systems can be efficiently cooled down, the laser driving also significantly perturbs their energy levels. For three-level refrigerators, such perturbation causes the atom-resonator interaction to become off-resonant, impeding the heat transfer from the MW resonator to the refrigerator, which greatly weakens the cooling effect. We also find that, by using four-level systems as the refrigerator, this issue can be well overcome. Based on practical parameters, our estimation shows the cooling limit could reach the liquid helium temperature.
• Abstract（参考訳）: マイクロ波(MW)共振器における熱雑音の低減は、多くの研究分野において大きな進展をもたらす可能性がある。 近年,「量子冷凍機」を用いたベンチトップ冷却法が採用され,液体窒素温度付近での熱騒音が低減されている。 本研究では, MW共振器の冷却限界について, 量子冷凍機として3レベル, 4レベルシステムを用いて検討した。 この冷凍機システムでは、適切な光ポンプにより、マルチレベルシステムは基底状態に集中し、MW共振器内の熱光子を継続的に吸収する。 断熱除去により, この冷却過程についてより正確に記述する。 マルチレベルシステムは効率よく冷却できるが、レーザー駆動はエネルギーレベルを著しく乱す。 3層冷凍機では、このような摂動によって原子-共振器相互作用が非共鳴となり、MW共振器から冷凍機への熱伝達が阻害され、冷却効果が著しく低下する。 また, 冷蔵庫として4レベルシステムを使用することで, この問題を克服できることがわかった。 実測値から, 冷却限界が液体ヘリウム温度に達する可能性が示唆された。

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