近日，科學(xué)家提出利用光學(xué)微諧振器的不穩(wěn)定性機(jī)械壓縮納米粒子，以幫助實(shí)現(xiàn)高精度的量子傳感器。相關(guān)成果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)上。

捕獲在光學(xué)鏡面間的懸浮納米粒子，圖片來(lái)自IQOQI

物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)都離不開(kāi)傳感器。其中傳感器的精度至關(guān)重要。量子物理學(xué)的進(jìn)步為顯著提高傳感器的精度提供了新機(jī)遇，使高精度量子傳感器成為可能。

此次，奧地利科學(xué)研究院量子光學(xué)與量子信息研究所(IQOQI)、因斯布魯克大學(xué)理論物理系Oriol Romero-Isart團(tuán)隊(duì)和瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院Romain Quidant團(tuán)隊(duì)提出可用于設(shè)計(jì)高精度量子傳感器的新途徑。他們認(rèn)為通過(guò)利用系統(tǒng)的快速不穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)，可以將捕獲在光學(xué)微諧振器中的納米粒子的波動(dòng)顯著降低到零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)以下。在量子力學(xué)中，零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)指粒子(比如分子)，即使達(dá)到絕對(duì)零度，仍有殘留的能量使粒子運(yùn)動(dòng)。

“我們證明了一個(gè)設(shè)計(jì)合理的光學(xué)微腔，可以用于快速和有力地?cái)D壓懸浮納米粒子的運(yùn)動(dòng)?！币蛩共剪斂舜髮W(xué)團(tuán)隊(duì)成員Katja Kustura說(shuō)道。

在光學(xué)諧振器中，光在鏡面間反射，并與懸浮的納米粒子相互作用。這種相互作用會(huì)引起動(dòng)力不穩(wěn)定性的問(wèn)題。Kustura表示，“我們展示了如何通過(guò)適當(dāng)控制這些不穩(wěn)定性，以借助光學(xué)微腔內(nèi)機(jī)械振蕩器的不穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)來(lái)進(jìn)行機(jī)械壓縮。”

由于機(jī)械量子壓縮可以降低零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)以下粒子波動(dòng)的不確定性，前述工作提供了光學(xué)微腔用于機(jī)械量子擠壓的新方法，并為不需要量子基態(tài)冷卻的懸浮光力學(xué)提供了一條新路徑。因此，光學(xué)微諧振器可用于設(shè)計(jì)高精度的量子傳感器，有助于實(shí)現(xiàn)量子傳感器在衛(wèi)星任務(wù)、自動(dòng)駕駛汽車和地震學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用。