https://uynajgi.github.io/yuulibrary/tags/%E9%87%8F%E5%AD%90%E5%9F%BA%E6%80%81.htmlRecent content in 量子基态 on Yuunagi LibraryHugozh-CN© YuunagiFri, 17 Jul 2026 23:03:29 +0800https://uynajgi.github.io/yuulibrary/papers/sideband-cooling-ground-state/index.htmlSat, 27 Jun 2026 00:00:00 +0000https://uynajgi.github.io/yuulibrary/papers/sideband-cooling-ground-state/index.html<h1 id="sideband-cooling-of-micromechanical-motion-to-the-quantum-ground-state">Sideband Cooling of Micromechanical Motion to the Quantum Ground State<a class="anchor" href="#sideband-cooling-of-micromechanical-motion-to-the-quantum-ground-state">#</a></h1> <h2 id="边带冷却微机械运动至量子基态">边带冷却微机械运动至量子基态<a class="anchor" href="#%e8%be%b9%e5%b8%a6%e5%86%b7%e5%8d%b4%e5%be%ae%e6%9c%ba%e6%a2%b0%e8%bf%90%e5%8a%a8%e8%87%b3%e9%87%8f%e5%ad%90%e5%9f%ba%e6%80%81">#</a></h2> <p><strong>J. D. Teufel, T. Donner, D. Li, J. W. Harlow, M. S. Allman, K. Cicak, A. J. Sirois, J. D. Whittaker, K. W. Lehnert, R. W. Simmonds</strong></p> <p>NIST Boulder · JILA · University of Colorado</p> <p><em>Nature</em> <strong>475</strong>, 359–363 (2011)</p> <h2 id="摘要">摘要<a class="anchor" href="#%e6%91%98%e8%a6%81">#</a></h2> <p>激光冷却技术的出现彻底改变了许多原子尺度系统的研究，把囚禁离子制备到运动基态 [1]、实现玻色-爱因斯坦凝聚 [2]。类似的冷却技术 [3,4] 为把宏观物体制备到运动基态提供了一条通用而灵活的途径，将微机械的强大技术带入量子区。腔光机械或电机械系统通过光与运动的强相互作用实现边带冷却 [5–15]。然而进入量子区（运动量子数小于 1）一直难以企及，因为边带冷却不足以压倒机械系统与热环境的耦合。<strong>本文演示把微机械振子的运动边带冷却到量子基态。</strong> 进入量子区需要大的电机械相互作用——通过把微机械膜嵌入超导微波谐振电路实现。为验证冷却进入量子区，我们对微波场做近量子极限的测量，从海森堡极限分辨出该运动，相差因子 5.1 [3]。此外，器件展现强耦合，允许微波光子与机械声子相干交换 [16]。<strong>同时实现强耦合、基态制备和高效测量</strong>，为运动非经典态的控制与检测的快速进展奠定了舞台 [17,18]，甚至可能在更大的尺寸和质量这一未探索区域检验量子理论本身 [19]。</p> <hr> <h2 id="背景与动机">背景与动机<a class="anchor" href="#%e8%83%8c%e6%99%af%e4%b8%8e%e5%8a%a8%e6%9c%ba">#</a></h2> <p>既能与环境解耦（高品质因子 $Q$）又能置于量子区的机械振子，能让我们以全新方式探索量子力学 [17–21]。要让振子处于量子区，必须能把它制备到基态、任意操控其量子态、并在接近海森堡极限处检测其状态。要把振子制备到基态，必须把温度 $T$ 降到 $k_BT < \hbar\Omega_m$（$\Omega_m$ 为共振频率）。</p>