量子物理学的进步为显着提高传感器的精度提供了新的机会，从而使新技术成为可能。由奥地利科学院量子光学和量子信息研究所和因斯布鲁克大学理论物理系的 Oriol Romero-Isart 领导的团队和苏黎世联邦理工学院的 Romain Quidant 领导的团队正在提出一个新概念用于高精度量子传感器。
研究人员建议，通过利用系统的快速不稳定动力学，捕获在微观光学谐振器中的纳米粒子的运动波动可以显着降低到零点运动以下。
粒子夹在镜子之间
机械量子挤压降低了零点运动以下的运动波动的不确定性，过去已经通过量子状态下的微机械谐振器进行了实验证明。研究人员现在提出了一种新方法，特别是针对悬浮机械系统量身定制的。
“我们证明了一个设计合理的光学腔可以用来快速和强烈地挤压悬浮纳米粒子的运动，”因斯布鲁克 Oriol Romero-Isart 团队的 Katja Kustura 说。在光学谐振器中，光在镜子之间反射，并与悬浮的纳米粒子相互作用。这种相互作用会导致动态不稳定性，这通常被认为是不可取的。
研究人员现在展示了如何将它们用作资源。“在目前的工作中，我们展示了通过适当控制这些不稳定性，光学腔内机械振荡器的不稳定动力学如何导致机械挤压，” Kustura 说。
新协议在存在耗散的情况下是稳健的，使其在悬浮光力学中特别可行。在发表在《物理评论快报》杂志上的论文中，研究人员将这种方法应用于通过相干散射与微腔耦合的二氧化硅纳米粒子。“这个例子表明，即使从初始热状态开始，我们也可以将粒子压缩到零点运动以下几个数量级， ” Oriol Romero-Isart 高兴地说。
这项工作提供了光腔作为机械量子挤压器的新用途，并提出了超越量子基态冷却的悬浮光力学可行的新途径。因此，微谐振器为量子传感器的设计提供了一个有趣的新平台，例如，可用于卫星任务、自动驾驶汽车和地震学。因斯布鲁克和苏黎世的研究得到了欧盟的财政支持。