量子光学学报, 2018, 24 (2): 170, 网络出版: 2018-08-04  

双腔光力系统中机械振子的基态冷却

Cooling Mechanical Resonators to Quantum Ground State in a Double-cavity Optomechanical System
作者单位
1 华南师范大学 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室 信息光电子科技学院
2 华南师范大学 广东省量子调控工程与材料重点实验室, 广州 510006
摘要
宏观机械系统的量子操控无论是在基础物理学还是在高精度测量和量子信息处理等的应用上都非常重要。其中关键的一步是将机械系统冷却到它的量子基态。本文提出了一个光力系统, 该系统包含了两个光学模式和一个与这两个光学模式都发生相互作用的机械模式。此外, 这两个腔模还分别由两束光驱动。通过对哈密顿量进行变换以及求解系统的海森堡-郎之万方程, 得到了机械振子最终平均声子数的表达式。结合作图发现, 这个系统的特殊结构可以实现在不可分辨边带情况下机械振子的基态冷却, 所以系统对腔的品质因子要求降低, 实验上更容易实现。另外还发现, 通过调节驱动光的功率可使得冷却效果达到最好。
Abstract
Quantum manipulation of macroscopic mechanical system is of great improtance in both fundamental physics and applications ranging from high-precision metrology to quantum information processing.For these purposes, a crucial step has to be got to cool the mechanical system to its quantum ground state.In this paper, we propose an optomechanical system with two optical modes interacting with a common mechanical mode, and both the two cavity modes are driven by two lasers, respectively.This specific configuration of the system can lead to the ground-state cooling of the mechanical resonator in the unresolved-sideband regime.We analyze the effects of the squeezing parameter, the environment temperature, and the power of the driving laser on the final phonon number.It is found that a smaller squeezing parameter and a lower environment temperature are beneficial to the cooling.Becides an optimal laser power for the cooling has been found to make its cooling extreme.

曹智伊, 蔡秋华, 於亚飞, 张智明. 双腔光力系统中机械振子的基态冷却[J]. 量子光学学报, 2018, 24(2): 170. CAO Zhi-yi, CAI Qiu-hua, YU Ya-fei, ZHANG Zhi-ming. Cooling Mechanical Resonators to Quantum Ground State in a Double-cavity Optomechanical System[J]. Acta Sinica Quantum Optica, 2018, 24(2): 170.

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