Trasferimento Quantum Stato Dalla Luce Al Oscillatori Macroscopica Forex

accoppiamento Quantum-coerente di un oscillatore meccanico a una ottiche a modo cavità Articolo strumenti campi laser ottici sono stati ampiamente utilizzati per ottenere il controllo dei quanti negli gradi dinamiche e di libertà interni di atomi e ioni 1. 2. molecole e gas atomici. Un percorso a controllare gli stati quantici di oscillatori meccanici macroscopici in modo simile è sfruttare l'accoppiamento tra il parametrica gradi ottiche e meccaniche libertà attraverso pressione di radiazione in cavità ottiche opportunamente ingegnerizzate 3. 4. 5. 6. Se il giunto optomechanical è x02018quantum coherentx02019x02014that è, se il tasso di accoppiamento coerente supera sia l'ottica e le meccaniche stati decoherence ratex02014quantum vengono trasferiti dal campo ottico all'oscillatore meccanica e viceversa. Questo trasferimento permette il controllo dello stato oscillatore meccanico utilizzando l'ampia gamma di tecniche ottiche quantistiche disponibili. Finora, tuttavia, l'accoppiamento quantistica coerente di oscillatori micromeccanici è stato raggiunto solo con i campi a microonde a millikelvin temperature 7. 8. esperimenti ottici non hanno raggiunto questo regime a causa dei grandi tassi di decoerenza meccanici 9 e la difficoltà di superare la dissipazione ottica 10. qui otteniamo accoppiamento quantistica coerente tra i fotoni ottici e un oscillatore micromeccanica. Allo stesso tempo, l'accoppiamento al bagno fotone freddo raffredda l'oscillatore meccanico di una occupazione media di 1,7 thinsp x000B1 thinsp 0,1 quanti motional. Eccitazione con deboli impulsi luminosi classici rivela lo scambio di energia tra il campo ottico luminoso e l'oscillatore micromeccanica nel dominio del tempo a livello di meno di un quantum in media. Questo sistema optomechanical stabilisce un'interfaccia quantistica efficiente tra gli oscillatori meccanici e fotoni ottici, in grado di fornire il trasporto gratuito-decoerenza di stati quantistici attraverso le fibre ottiche. I nostri risultati offrono un percorso verso l'uso di oscillatori meccanici come trasduttori quantistica o in microonde-to-ottica quantistica pubblicitari 11. 12. 13. 14. 15. termini Oggetto: A colpo d'occhio a. Falsi colori scanning electron di un risonatore toroidale raggi-ancorato 31 thinsp x000B5m di diametro utilizzato per gli esperimenti optomechanical riportati in questo lavoro. b. Schizzo di una modalità galleria sussurri ottica nella microrisonatore (colori indicano fase di ottica). c. spostamento simulato (esagerata per chiarezza) del modo radiale respirazione fondamentale della struttura. d. optomechanical Equivalente Fabryx02013Px000E9rot cavità: accoppiamento quantistica coerente si ottiene quando l'accoppiamento maggiore tasso x003A9 c è paragonabile o superiore ai tassi di decoerenza ottiche e meccaniche. A causa della grande asimmetria tra frequenze meccaniche e ottiche, le occupazioni dei due ambienti sono ampiamente differenti. a. La risposta coerente del sistema è ottenuto spazzare un fascio sonda debole (a frequenza x003C9 l thinsp thinsp x003A9 mod) sopra la risonanza della cavità e la registrazione del segnale omodina P (normalizzato al mod potenza P utilizzato per creare il fascio sonda). Il detuning attrezzata (x00394 x003A9 m) è indicato per ciascuna delle tracce. La misura prevede la stima accurata del tasso di accoppiamento x003A9 C tramite la finestra OMIT (Informazioni supplementari). b. Lo spettro rumore marrone misurata in assenza di una sonda coerente per ciascuna delle detunings in a. Gli spettri vengono corretti per la risposta del rivelatore e un piccolo contributo di Guided scattering di Brillouin onda acustica (GAWBS) nelle fibre (vedi Informazioni supplementari). L'inserto mostra un primo piano dello spettro ottenuto per x00394 x003A9 m x020131.89. I tassi di decoerenza indicate x003B3 si deducono dalla ampiezza di ogni spettro del rumore (curve mostrano il risultato del modello con x003B3 montato). c. Estratto di occupazione in funzione di detuning. L'occupazione minima è di 1,7 thinsp x000B1 thinsp 0.1, il che significa che l'oscillatore ha un 37 thinsp x000B1 thinsp 4 probabilità di occupare il suo stato fondamentale. L'inserto mostra la dedotto spostamento meccanico S xx densità spettrale per detunings utilizzati in A e B calcolati utilizzando i parametri estratti. Le barre di errore, S. D. stimata (Vedi Informazioni supplementari). a. b. La risposta ottica coerente (a) e lo spettro incoerente meccanica rumore (b) per vari detunings del laser di accoppiamento (a potenza costante P 1.4 thinsp mW). Tutte le curve sono normalizzati, e verticalmente spostato dal detuning. Evidente in entrambi i pannelli è l'incrocio evitato che proviene da optomechanical normale suddivisione modalità. Una seconda modalità meccanica molto più debolmente accoppiati a 71 MHz thinsp viene omesso e le curve sono ombreggiate per chiarezza. c. spettro del rumore omodina ottenuto per x00394 x02013 x003A9 m. La linea rossa è un adattamento del modello. Solo il tasso decoerenza (determinare l'ampiezza) è montato, mentre la forma è fissato tramite i parametri determinati dalla risposta coerente. d. Confronto della meccanica (verde) e ottici tariffe (blu) decoerenza con il tasso di accoppiamento coerente (rosso) in funzione di detuning. L'aumento di x003B3 vicino alla risonanza riflette riscaldamento della cavità a causa della maggiore quantità di luce assorbita. Nella banda laterale meccanica inferiore, dove l'interazione è risonante, i tassi di decoerenza sono paragonabili al tasso di accoppiamento, ottenendo accoppiamento quantistica coerente. Le barre di errore, S. D. stimata (Vedi Informazioni supplementari). Questo scambio è rilevato nel dominio del tempo misurato (x02018Datax02019) e calcolato numericamente (x02018Modelx02019). Un impulso di modulazione (tracce blu) applicata al modulatore di fase crea un impulso di eccitazione sondare le dinamiche del sistema optomechanical in presenza del campo di accoppiamento. La risposta del sistema è codificato nel segnale di uscita omodina (tracce rosse). Utilizzando il modello completo del sistema, lo spostamento meccanico può essere simulato in aggiunta (tracce verdi). a. Schematica del sistema di eccitazione, la risposta in frequenza cavità abbozzato come la curva rossa. b. Nel regime di accoppiamento debole (pannelli superiori), le mostre di impulsi ottici di uscita solo una firma debole del Ringdown meccanica eccitati dalla breve scoppio di pressione di radiazione. Nel caso di forte accoppiamento (pannelli inferiori) buste modulati della risposta nel dominio del tempo indicano diversi cicli di oscillazione tra eccitazioni ottiche e meccaniche coerenti del sistema. c. Risultati per l'eccitazione debole (numero medio di fotoni) e l'accoppiamento forte. Riferimenti Riferimenti toro Autore informazioni toro Informazioni supplementari Wineland, D. J. et al. problemi sperimentali in coerente manipolazione quantistica-stato di ioni intrappolati atomiche. J. Res. Natl Inst. Stand. Technol. 103. 259 x02013 328 (1998) Chemport Kimble, H. J. forti interazioni dei singoli atomi e fotoni in cavità QED. Phys. Scripta T76. 127 x02013 137 (1998) Braginsky, V. B. Misurazione delle forze deboli a esperimenti di fisica (Univ Chicago Press, 1977). Kippenberg, T. J. amp Vahala, optomechanics K. J. cavità: back-azione alla mesoscala. Scienza 321. 1172 x02013 1176 (2008) Chemport ISI PubMed articolo Favero, I. amp Karrai, K. Optomechanics di cavità ottiche deformabili. Natura Photon. 3. 201 x02013 205 (2009) Chemport ISI articolo Clerk, A. A. Devoret, M. H. Girvin, S. M. Marquardt, F. amp Schoelkopf, R. J. Introduzione al quantum rumore, di misura, e l'amplificazione. Rev. Mod. Phys. 82. 1155 x02013 1208 (2010) ISI articolo Ox27Connell, A. D. et al. stato fondamentale quantistica e di controllo single-fononi di un risonatore meccanico. Natura 464. 697 x02013 703 (2010) Chemport ISI PubMed articolo Teufel, J. D. et al. raffreddamento banda laterale di movimento micromeccanica allo stato fondamentale quantistica. Natura 475. 359 x02013 363 (2011) Chemport ISI PubMed articolo Grx000F6blacher, S. Hammerer, K. Vanner, M. R. amp Aspelmeyer, M. Osservazione del forte accoppiamento tra un risonatore micromeccanica e un campo di cavità ottica. Natura 460. 724 x02013 727 (2009) Chemport ISI PubMed articolo Chan, J. et al. raffreddamento laser di un oscillatore nanomeccaniche nel suo stato fondamentale quantistica. Natura 478. 89 x02013 92 (2011) Chemport ISI PubMed articolo Zhang, J. Peng, K. amp Braunstein, S. L. trasferimento Quantum-stato dalla luce al oscillatori macroscopiche. Phys. Rev. A 68. 013.808 (2003) Chemport articolo Tian, ​​L. amp Wang, H. conversione di lunghezza d'onda ottica di stati quantistici con optomechanics. Phys. Rev. A 82. 053.806 (2010) Chemport articolo Akram, U. Kiesel, N. Aspelmeyer, M. amp Milburn, G. J. singolo fotone opto-meccanica nel regime di accoppiamento forte. N. J. Phys. 12. 083.030 (2010) Chemport articolo Stannigel, K. Rabl, P. Sorensen, A. S. Zoller, P. amp Lukin, trasduttori M. D. optomechanical per lunga distanza di comunicazione quantistica. Phys. Rev. Lett. 105. 220501 (2010) Chemport PubMed articolo Regal, C. A. amp Lehnert, K. W. Da elettromeccanica cavità per optomechanics cavità. J. Phys. Conf. Ser. 264. 012.025 (2011) Articolo Schwab, K. C. amp Roukes, M. L. Mettere meccanica in meccanica quantistica. Phys. Oggi 58. 36 x02013 42 (2005) ISI articolo Teufel, J. D. et al. Circuito elettromeccanica cavità nel regime di accoppiamento forte. Natura 471. 204 x02013 208 (2011) Chemport ISI PubMed articolo Wilson-Rae, I. Nooshi, N. Zwerger, W. amp Kippenberg, T. J. Teoria di terreno raffreddamento dello stato di un oscillatore meccanico utilizzando backaction dinamico. Phys. Rev. Lett. 99. 093.901 (2007) Chemport PubMed articolo Marquardt, F. Chen, J. P. Impiegato, A. A. amp Girvin, teoria S. M. Quantum of cavità assistita raffreddamento banda laterale di movimento meccanico. Phys. Rev. Lett. 99. 093.902 (2007) Chemport PubMed articolo Dobrindt, J. M. Wilson-Rae, I. amp Kippenberg, T. J. parametrico normale modalità splitting in optomechanics cavità. Phys. Rev. Lett. 101. 263602 (2008) Chemport PubMed articolo Khalili, F. et al. Preparazione di un oscillatore meccanico in stati quantici non gaussiani. Phys. Rev. Lett. 105. 070.403 (2010) Chemport PubMed articolo Romero-Isart, O. et al. Otticamente levitare dielettrici in regime quantistica: teoria e protocolli. Phys. Rev. A 83. 013.803 (2011) Chemport articolo Arcizet, O. Rivix000E8re, R. Schliesser, A. Anetsberger, G. amp Kippenberg, proprietà T. J. criogenici di microcavità silice optomeccanici. Phys. Rev. A 80. 021.803 (R) (2009) Anetsberger, G. Rivix000E8re, R. Schliesser, A. Arcizet, O. amp Kippenberg, T. J. Ultralow-dissipazione risonatori optomechanical su un chip. Natura Photon. 2. 627 x02013 633 (2008) Chemport articolo Kippenberg, T. J. Rokhsari, H. Carmon, T. Scherer, A. amp Vahala, K. J. analisi della radiazione-pressione indotta oscillazione meccanica di una microcavità ottica. Phys. Rev. Lett. 95. 033.901 (2005) Chemport PubMed articolo Rivix000E8re, R. et al. Optomechanical raffreddamento banda laterale di un oscillatore micromeccanica vicino allo stato fondamentale quantistica. Phys. Rev. A 83. 063.835 (2011) Chemport articolo Weis, S. et al. Optomechanically indotto la trasparenza. Scienza 330. 1520 x02013 1523 (2010) Chemport ISI PubMed articolo Schliesser, A. Rivix000E8re, R. Anetsberger, G. Arcizet, O. amp Kippenberg, T. raffreddamento Risolto banda laterale di un oscillatore micromeccanica. Natura Phys. 4. 415 x02013 419 (2008) Chemport ISI articolo Lvovsky, A. I. et al. ricostruzione stato quantico dello stato Fock singolo fotone. Phys. Rev. Lett. 87. 050.402 (2001) Chemport PubMed articolo Lee, K. H. McRae, T. G. Harris, G. I. Knittel, J. amp Bowen, W. P. raffreddamento e controllo di un sistema optoelectromechanical cavità. Phys. Rev. Lett. 104. 123604 (2010) Chemport PubMed articolo informazioni Autore autori primarie Informazioni supplementari Dati aggiuntivi Il genoma del trasferimento Chenopodium quinoaQuantum-stato dalla luce agli oscillatori macroscopiche Citazioni Citazioni 172 Riferimenti Riferimenti 56 quotMany dei rudimenti della optomechanics quantistica risalgono ai primi tentativi di la ricerca di una delle previsioni più importanti di GTR, cioè le onde gravitazionali. Tuttavia, negli ultimi dieci anni, notevoli sforzi sono stati dedicati allo sviluppo e l'attuazione di interazione optomechanical per la posizione o la forza di rilevamento 41.424.344, backaction raffreddamento 45, 46, trasferimento stato quantico 47, la generazione di entanglement optomechanical 484950. optomechanically indotta trasparenza realizzazione 515253, e la generazione di auto - sustained oscillazioni meccaniche 54. Un altro aspetto interessante dei sistemi ottico-meccanici, che non è stato indagato ancora molto, è che essi possono essere considerati come promettenti sistemi candidati per applicazioni di simulazione quantistica. quot Mostra astratto Nascondi Abstract Abstract: In questo lavoro, abbiamo teoricamente proporre un sistema di optomechanical per esplorare la possibilità di generare un fotonico condensato di Bose-Einstein (BEC), così come la simulazione della propagazione delle eccitazioni collettive del condensato fotoni in uno spazio curvo - tempo. A questo scopo, si introduce un processo termalizzazione numero conservativa per un gas di fotoni bidimensionale in microcavità optomechanical azionato da due campi laser esterni. Nel regime dissipazione inversa (RDR) di optomechanics cavità in cui l'oscillatore meccanico raggiunge l'equilibrio con il suo serbatoio termico molto più veloce rispetto ai modi di cavità, i gradi di libertà meccanici possono adiabaticamente essere eliminati. L'eliminazione adiabatica della modalità meccanica fornisce non solo un'interazione fotone fotoni lineare efficace, ma dà anche luogo alla termalizzazione del gas di fotoni. Utilizzando l'equazione di Gross-Pitaevskii (GPE) si dimostra che le fluttuazioni di fase nel fluido di fotoni bidimensionale obbediscono alla equazione di Klein-Gordon per un campo senza massa di propagazione scalare in uno spazio-tempo curvo. I risultati rivelano che il fluido di fotoni, nonche la metrica corrispondente possono essere controllate manipolando i parametri del sistema. Testo integrale dell'articolo dicembre 2016 configurazione F. Bemani R. Roknizadeh MH Naderi quotThis è stato ampiamente utilizzato per discutere continuo sincronizzazione in tempo quantum 394041. Nel secondo tipo di proposta, due fasci di luce entangled sono stati usati per impigliare due sistemi meccanici senza la la necessità di loro 424344. misurazione nel terzo tipo di configurazioni proposte, due fasci continuo d'onda della luce, lasciando due cavità optomechanical continuamente pompato, vengono rilevati congiuntamente in misura Bell e fotocorrente viene utilizzato per correggere gli oscillatori meccanici 454647. quot file di dati Dicembre 2016 configurazione Nikita Vostrosablin Andrey A. Rakhubovsky Radim Filip quotThis è stato ampiamente utilizzato per discutere continuo sincronizzazione in tempo quantum 373839. Nel secondo tipo di proposte, due fasci di luce entangled sono stati usati per impigliare due sistemi meccanici, senza necessità di misurarli 404142. nel terzo tipo di configurazioni proposte, due fasci continuo d'onda della luce, lasciando due cavità optomechanical continuamente pompato, vengono rilevati congiuntamente in misura Bell e fotocorrente viene utilizzato per correggere gli oscillatori meccanici 434445. quot Mostra astratto Nascondi abstract abstract: fattibile si propone di installazione per pulsata interazione non-demolizione quantistica tra due oscillatori meccanici lontani attraverso mediatore ottico o microonde. La proposta si serve di misura omodina del mediatore e feedforward il controllo degli oscillatori meccanici per raggiungere l'interazione. Per verificare la natura quantistica dell'interazione, indaghiamo l'entanglement gaussiana generato nelle modalità meccaniche. Valutiamo è sotto l'influenza di bagno di meccanica e la perdita di propagazione per il mediatore e propone modi per ottimizzare l'interazione. Infine, entrambe le piattaforme ottico-meccanici ed elettromeccanici attualmente disponibili sono numericamente analizzati. L'analisi dimostra che l'attuazione è già fattibile con le attuali tecnologie. Testo integrale dell'articolo maggio 2016 Nikita Vostrosablin Andrey A. Rakhubovsky Radim Filip