論文の概要: Quantum ground-state cooling of two librational modes of a nanorotor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.13398v1
• Date: Tue, 16 Sep 2025 17:41:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-18 18:41:50.593063
• Title: Quantum ground-state cooling of two librational modes of a nanorotor
• Title（参考訳）: ナノロータの2自由度モードの量子基底状態冷却
• Authors: Stephan Troyer, Florian Fechtel, Lorenz Hummer, Henning Rudolph, Benjamin A. Stickler, Uroš Delić, Markus Arndt,
• Abstract要約: レーザー誘起によるシリカナノダイマーとトリマーの光ツイーザへの装填 高ファイナンスキャビティにおけるコヒーレント散乱は、2つの異なるリリレーションモードを量子基底状態に冷却することを可能にする。 ナノ回転子を20$,mu$rad以上の精度で空間固定軸に配向し,リボレーションの零点振幅に近づいた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Controlling the motion of nanoscale objects at the quantum limit promises new tests of quantum mechanics and advanced sensors. Rotational motion is of particular interest, as it follows nonlinear dynamics in a compact, closed configuration space, which opens up a plethora of phenomena and applications beyond the possibilities of free or trapped linear motion. A prerequisite for such experiments is the capability to trap nanorotors and initialize them in a quantum ground state of libration. Here, we demonstrate the reliable, repetitive laser-induced loading of silica nanodimers and trimers into an optical tweezer. Coherent scattering in a high-finesse cavity allows us to cool two different librational modes to the quantum ground state with occupation numbers as low as $n_{\beta}=0.54\pm0.32$ and $n_{\alpha}=0.21\pm0.03$. By simultaneously cooling both degrees of freedom ($n_\beta=0.73\pm0.22$, $n_\alpha=1.02\pm0.08$) we align nanorotors to a space-fixed axis with precision better than 20$\,\mu$rad, close to the zero-point amplitude of librations.
• Abstract（参考訳）: 量子限界におけるナノスケール物体の運動を制御することで、量子力学と高度なセンサーの新しいテストが約束される。 回転運動は、コンパクトで閉じた構成空間における非線形力学に従っており、自由あるいは閉じ込められた線形運動の可能性を超越した現象や応用の多元性を開く。 このような実験の前提条件は、ナノ回転子をトラップして量子基底状態に初期化する能力である。 ここでは, シリカナノダイマーおよびトリマーの光ツイーザへの信頼性, 繰り返しレーザー負荷について述べる。 高精細度キャビティにおけるコヒーレント散乱により、2つの異なるリリレーションモードを、職業数が$n_{\beta}=0.54\pm0.32$と$n_{\alpha}=0.21\pm0.03$と低い量子基底状態に冷却することができる。 両方の自由度(n_\beta=0.73\pm0.22$, $n_\alpha=1.02\pm0.08$)を同時に冷却することにより、ナノ回転子を20$\,\mu$radよりも精度の良い空間固定軸に配向し、リボレーションの零点振幅に近い。

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