量子物理學的進步為顯著提高傳感器的精度提供了新的機會，從而使新技術(shù)成為可能。由奧地利科學院量子光學和量子信息研究所和因斯布魯克大學理論物理系的 Oriol Romero-Isart 領(lǐng)導的團隊和蘇黎世聯(lián)邦理工學院的 Romain Quidant 領(lǐng)導的團隊正在提出一個新概念用于高精度量子傳感器。

研究人員建議，通過利用系統(tǒng)的快速不穩(wěn)定動力學，捕獲在微觀光學諧振器中的納米粒子的運動波動可以顯著降低到零點運動以下。

粒子夾在鏡子之間

機械量子擠壓降低了零點運動以下的運動波動的不確定性，過去已經(jīng)通過量子狀態(tài)下的微機械諧振器進行了實驗證明。研究人員現(xiàn)在提出了一種新方法，特別是針對懸浮機械系統(tǒng)量身定制的。

“我們證明了一個設(shè)計合理的光學腔可以用來快速和強烈地擠壓懸浮納米粒子的運動，”因斯布魯克 Oriol Romero-Isart 團隊的 Katja Kustura 說。在光學諧振器中，光在鏡子之間反射，并與懸浮的納米粒子相互作用。這種相互作用會導致動態(tài)不穩(wěn)定性，這通常被認為是不可取的。

研究人員現(xiàn)在展示了如何將它們用作資源。“在目前的工作中，我們展示了通過適當控制這些不穩(wěn)定性，光學腔內(nèi)機械振蕩器的不穩(wěn)定動力學如何導致機械擠壓，” Kustura 說。

新協(xié)議在存在耗散的情況下是穩(wěn)健的，使其在懸浮光力學中特別可行。在發(fā)表在《物理評論快報》雜志上的論文中，研究人員將這種方法應(yīng)用于通過相干散射與微腔耦合的二氧化硅納米粒子�！斑@個例子表明，即使從初始熱狀態(tài)開始，我們也可以將粒子壓縮到零點運動以下幾個數(shù)量級， ” Oriol Romero-Isart 高興地說。

這項工作提供了光腔作為機械量子擠壓器的新用途，并提出了超越量子基態(tài)冷卻的懸浮光力學可行的新途徑。因此，微諧振器為量子傳感器的設(shè)計提供了一個有趣的新平臺，例如，可用于衛(wèi)星任務(wù)、自動駕駛汽車和地震學。因斯布魯克和蘇黎世的研究得到了歐盟的財政支持。