論文の概要: Optomechanical Cooling without Residual Heating

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.10318v1
• Date: Fri, 14 Nov 2025 01:45:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-14 22:53:22.812824
• Title: Optomechanical Cooling without Residual Heating
• Title（参考訳）: 残留加熱のないオプトメカニカル冷却
• Authors: Surangana Sengupta, Björn Kubala, Joachim Ankerhold, Ciprian Padurariu,
• Abstract要約: 我々は、受動的・能動的非線形性の両方を取り入れた普遍空洞ハミルトニアンを記述するために、光学的冷却のための半古典的モデルを一般化する。 従来のスキームを制限した有限温度のフロアを克服することで、我々の手法は機械システムに対する前例のない量子制御の道を開くことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Resolved-sideband cooling is a standard technique in cavity optomechanics enabling quantum control of mechanical motion, but its performance is ultimately limited by quantum backaction heating. This fundamental effect imposes a limit on the minimum achievable mechanical phonon number, establishing a finite-temperature floor regardless of the applied cooling strength. We generalize the semi-classical model for optomechanical cooling to describe universal cavity Hamiltonians incorporating both passive and active nonlinearities. As a concrete demonstration, we analyze the simplest circuit optomechanical system that implements a nonlinear drive via a Josephson junction. Our analysis reveals that this active nonlinear drive can eliminate the residual heating backaction, thereby comparing favorably with alternative optomechanical cooling schemes based on passive nonlinearities arXiv:2202.13228. By successfully overcoming the finite-temperature floor that limits conventional schemes, our method paves the way for unprecedented quantum control over mechanical systems and establishes the experimental viability of zero-heating optomechanical cooling.
• Abstract（参考訳）: 分解サイドバンド冷却は、機械運動の量子制御を可能にするキャビティ光学の標準技術であるが、その性能は最終的に量子バックアクション加熱によって制限される。 この基本的な効果は、最小到達可能な機械的フォノン数に制限を課し、適用された冷却強度に関係なく有限温度のフロアを確立する。 我々は、受動的・能動的非線形性の両方を取り入れた普遍空洞ハミルトニアンを記述するために、光学的冷却のための半古典的モデルを一般化する。 実演として、ジョセフソン接合を介して非線形駆動を実装する最も単純な回路光学系を解析する。 解析の結果、このアクティブ非線形駆動は残留加熱バックアクションを排除し、パッシブ非線形性 arXiv:2202.13228 に基づく代替の最適冷却方式と好適に比較できることがわかった。 従来の手法を制限した有限温度フロアの克服に成功して, 機械系に対する前例のない量子制御の道を開くとともに, ゼロヒーティング光機械冷却の実験可能性を確立する。

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