[논문 리뷰] Postselected optomechanical superpositions

Brian Pepper, Roohollah Ghobadi외 3명|arXiv (Cornell University)|2011. 11. 24.

Mechanical and Optical Resonators인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 단일 광자를 사용한 후선별 기반 기법을 제안하여 광기계 시스템에서 매크로스코픽 양자 초월 상태를 생성한다. 약한 결합 영역에서 작동하고 강한 광학 비선형성을 피하기 때문에, 광학 감쇠 시간에 의해 제한되지 않는 시간 스케일에서 디코herence를 관측할 수 있으며, 현재의 장치 파rameter로도 구현 가능한 길을 열어, 새로운 디코herence 메커니즘을 시험할 수 있게 한다.

ABSTRACT

Huygens Laboratory, Leiden University, P.O. Box 9504, 2300 RA Leiden, The Netherlands(Dated: November 28, 2011)We present ascheme for achieving macroscopic quantumsuperpositions in optomechanical systemsby using single photon postselection. This method relieves many of the challenges associated withprevious optical schemes for measuring macroscopic superpositions, and only requires the devices tobe in the weak coupling regime. It requires only small improvements on currently achievable deviceparameters, and allows observation of decoherence on a timescale unconstrained by the system’soptical decay time. Prospects for observing novel decoherence mechanisms are also discussed.

연구 동기 및 목표

• 광기계 시스템에서 매크로스코픽 양자 초월 상태를 생성하고 측정하는 데 도전 과제를 극복하기 위해.
• 이전 기법에서 일반적으로 요구되던 강한 광학 비선형성 또는 고출력 레이저의 필요성을 제거하기 위해.
• 시스템의 광학 감쇠 시간에 의해 제한되지 않는 시간 스케일에서 디코herence 역학을 관측할 수 있도록 하기 위해.
• 현재 구현 가능한 장치 파rameter에 비해 소량의 향상만으로도 기법을 실현 가능하게 하기 위해.
• 매크로스코픽 양자 시스템에서 새로운 디코herence 메커니즘을 탐색할 수 있는 길을 열기 위해.

제안 방법

• 광기계 시스템에서 매크로스코픽 초월 상태를 조건부로 준비하기 위해 단일 광자 후선별을 활용한다.
• 강한 광학 비선형성이 필요 없도록 약한 결합 영역에서 작동시킨다.
• 광학 측정 결과를 이용해 기계 진동자의 특정 양자 상태를 후선별한다.
• 양자 측정의 반작용을 활용하여 매크로스코픽 초월 상태를 생성하고 안정화한다.
• 디코herence 역학이 광학 감쇠 시간과 독립적으로 관측될 수 있도록 기법을 설계한다.
• 기본적인 광기계 설정을 사용하면서 장치 파ram터를 약간 향상시켜 목표를 달성한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 강한 광학 비선형성이 필요 없이 광기계 시스템에서 매크로스코픽 양자 초월 상태를 생성할 수 있는가?
• RQ2 후선별 기법을 사용하여 광학 감쇠 시간보다 긴 시간 스케일에서 디코herence 역학을 관측할 수 있는가?
• RQ3 현재의 광기계 장치 파ram터는 어떻게 활용하여 매크로스코픽 초월 상태를 실현할 수 있는가?
• RQ4 이 후선별 기반 접근법을 통해 어떤 새로운 디코herence 메커니즘이 관측 가능해질 수 있는가?
• RQ5 단일 광자 측정이 매크로스코픽 초월 상태를 효과적으로 조건부로 준비하고 탐사할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 기법은 단일 광자 후선별만을 사용하여 광기계 시스템에서 매크로스코픽 양자 초월 상태를 생성할 수 있다.
• 이 방법은 약한 결합 영역에서 효과적으로 작동하여 강한 광학 비선형성이 필요 없음을 보여준다.
• 후선별 메커니즘 덕분에 시스템의 광학 감쇠 시간에 제약을 받지 않는 시간 스케일에서 디코herence를 연구할 수 있다.
• 현재 구현 가능한 장치 파aram터에 비해 소량의 향상만으로도 기법이 실현 가능하다.
• 이 접근법은 매크로스코픽 양자 시스템에서 이전에는 접근하기 어려웠던 디코herence 메커니즘을 관측하고 연구할 수 있는 새로운 길을 열어준다.
• 후선별된 상태 준비 방식은 광기계 플랫폼에서 양자 초월 상태의 제어와 관측을 향상시킬 수 있다.