Transient Quantum Optomechanics in Silica Microresonators
二氧化硅微谐振器中的瞬态量子光力学
基本信息
- 批准号:1606227
- 负责人:
- 金额:$ 45万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2016
- 资助国家:美国
- 起止时间:2016-08-15 至 2020-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Vibrations of macroscopic mechanical oscillators such as a guitar string, a tuning fork, or a drum membrane can be well described with classical physics. This is no longer true, however, if the mechanical oscillators are cooled to sufficiently low temperature such that thermal mechanical motion becomes negligible. In this limit the mechanical oscillators can behave like quantum mechanical systems that contain discrete amounts, or quanta, of vibrational energy. Recent experimental and theoretical research has paved the way to use these quantum behaviors for quantum information processing and to make better sensors. Cooling mechanical oscillators to the required ultra-low temperatures, however, is difficult. The primary goal of this project is to explore experimental approaches that can maintain or preserve the desired quantum processes or properties even in the presence of significant thermal noise (i.e., at elevated temperature). The project exploits special types of interactions that return the mechanical oscillator to its original state after the completion of the relevant quantum operations. These quantum operations can function at elevated temperature without the complexity and technical challenge of cooling the mechanical oscillator to its quantum ground state. The experimental project also provides training opportunities for graduate and undergraduate students in areas of both scientific and technological importance. This training prepares the students for careers in academia, industry, or government. The experimental research will be carried out in a multimode optomechanical system that couples acoustic whispering gallery modes (WGMs) to optical WGMs in an on-chip silica microsphere via triply resonant Brillouin scattering. This system takes full advantage of optical WGMs that feature ultrahigh finesse and acoustic WGMs that have no clamping loss. This research will use a class of optomechanical Hamiltonian that returns the mechanical oscillator to its initial state after the desired coherent operations, thus disentangling the optical and mechanical systems. These operations resemble the Sorensen-Molmer mechanism for entanglement of trapped ions in a thermal environment. Optomechanical pi-pulses which can induce state swapping between two relevant optical modes, but leave the mechanical system unchanged, will be used for the implementation of mechanically-mediated optical state transfer. Detuned sideband coupling, such as that which extends the Sorensen-Molmer entanglement scheme for trapped ions to the bosonic optomechanical system, will be used for mechanically-mediated optical entanglement. These thermally-robust optomechanical operations can play an important role in developing optomechanical quantum interfaces that can function in an easily accessible thermal environment.
宏观机械振荡器的振动,例如吉他弦,调谐叉或鼓膜,可以用古典物理进行很好地描述。 但是,如果将机械振荡器冷却至充分的低温,以使热机械运动可以忽略不计,则不再是正确的。在此限制中,机械振荡器可以像量子机械系统一样行为,其中包含离散量或量子的振动能。 最近的实验和理论研究已经铺平了使用这些量子行为进行量子信息处理并制作更好的传感器的方法。 但是,很难将冷却机械振荡器到所需的超低温度下。 该项目的主要目的是探索即使存在明显的热噪声(即在升高的温度下),即使存在明显的热噪声,也可以维持或保留所需的量子过程或特性的实验方法。 该项目利用特殊类型的交互作用,这些交互作用将机械振荡器返回相关量子操作后,将机械振荡器返回其原始状态。 这些量子操作可以在升高的温度下起作用,而无需将机械振荡器冷却至量子基态的复杂性和技术挑战。 实验项目还为科学和技术重要性领域的研究生和本科生提供了培训机会。 这项培训为学生准备学术界,工业或政府的职业做好准备。 实验研究将在多模的光力学系统中进行,该系统通过Triply Resonant Brillouin散射将声音窃窃库模式(WGMS)融合到芯片二氧化硅微球中的光学WGM。 该系统充分利用了具有超高技巧和没有夹紧损失的声学WGM的光学WGM。 这项研究将使用一类光力学的哈密顿量,将机械振荡器返回到所需的相干操作后,将机械振荡器返回其初始状态,从而散布了光学和机械系统。 这些操作类似于在热环境中纠缠被困离子的Sorensen-Molmer机制。 可以在两种相关的光学模式之间诱导状态交换但保持机械系统不变的光学pi脉冲将用于实施机械介导的光学状态传递。 患者的边带耦合(例如将被困离子的Sorensen-Molmer纠缠方案延伸到肺泡的光学机械系统)将用于机械介导的光学纠缠。 这些热刺激的光力操作可以在开发可以在易于访问的热环境中起作用的光力量子界面中发挥重要作用。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Honeycomblike Phononic Networks of Spins with Closed Mechanical Subsystems
- DOI:10.1103/physrevapplied.11.064037
- 发表时间:2019-01
- 期刊:
- 影响因子:4.6
- 作者:Xinzhu Li;M. Kuzyk;Hailin Wang
- 通讯作者:Xinzhu Li;M. Kuzyk;Hailin Wang
共 1 条
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- 期刊:
- 影响因子:7.5
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- 通讯作者:Jinwei ZhangJinwei Zhang
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