清華量子信息中心發現光懸浮納米金剛石扭動模式運動

清華量子信息中心發現光懸浮納米金剛石扭動模式運動

清華大學交叉信息研究院量子信息中心尹璋琦助理研究員與美國普渡大學合作，在實驗中首次看到光懸浮納米金剛石扭動模式的運動，并提出利用腔光力學的手段冷卻這個模式。研究論文“懸浮非球形納米粒子的扭動光力學”(Torsional Optomechanics of a Levitated Nonspherical Nanoparticle)近日發表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上，并入選了編輯推薦，同時被《物理》雜志作為同期評述亮點。

光力學研究光與力學振子的相互作用，在精密測量、量子物理和量子信息技術上都有重要的應用。以往大部分的光力學實驗研究只涉及振子質心自由度平動與光場的耦合，而關于宏觀機械振子的轉動自由度與光的相互作用，還很少見到實驗或者理論的研究。

清華大學交叉信息院尹璋琦助理研究員與美國普渡大學李統藏教授所領導的小組合作，在光束縛納米金剛石系統中觀察到了扭動自由度的運動，扭動模式的頻率比同一系統質心平動模式頻率大一個量級以上，衰減率也與之大致相當。他們還從理論上研究了用光學腔對扭動模式進行冷卻的效率與極限，以及冷卻到量子基態所需的條件。此項發現對未來實現宏觀系統的量子疊加態，以及對測量單個電子甚至原子核自旋帶來的微小扭矩都有重要的價值。

《物理評論快報》是美國物理協會(APS)出版的物理綜合類高水平權威期刊。論文的第一作者泰·宏(Thai M.Hoang)是李統藏教授的博士后，第二作者馬越是清華大學物理系大四本科生，她在尹璋琦博士的指導下參與了實驗的理論分析。李統藏教授與尹璋琦助理研究員是論文的共同通訊作者。此項研究得到了國家自然科學基金的資助。 (清華新聞網)