Bakır tutucuya sabitlenmiş silikon alt tabaka üzerinde süper iletken devre (beyaz). Mikromekanik osilatörlü çip (gümüş) silikon alt tabakaya takılır. Yakın plan, devrenin ortasındaki SQUID’i ve hemen üzerinde, alt tarafında bir mıknatıs bulunan mikromekanik osilatörü göstermektedir. Bir tükenmez kalem, boyut referansı görevi görür. Kredi: IQOQI Innsbruck
Makroskobik nesnelerin kuantum özelliklerine erişilebilirliği artırma.
Bilim adamları, optomekanik deneyler yoluyla kuantum dünyasının sınırlarını araştırmayı ve kuantum dünyasının temellerini atmayı amaçlıyor. son derece hassas kuantum sensörlerinin oluşturulması. Bu deneylerde, gündelik görünür nesneler elektromanyetik alanlar aracılığıyla süper iletken devrelere bağlanır.
İşlevsel süper iletkenler üretmek için bu deneyler, yaklaşık 100 milikelvin sıcaklıktaki kriyostatlar içinde gerçekleştirilir. Ancak, bu hala kuantum dünyasına gerçekten girmek için yeterince düşük değil. Büyük ölçekli nesneler üzerindeki kuantum etkilerini gözlemlemek için, bunların gelişmiş soğutma teknikleriyle neredeyse mutlak sıfıra soğutulması gerekir.
Innsbruck Üniversitesi ve Enstitü Deneysel Fizik Bölümü’nden Gerhard Kirchmair liderliğindeki fizikçiler Kuantum Optik ve Kuantum Bilgisi (IQOQI) of Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI) artık, büyük kütleli nesnelerin bile iyi bir şekilde soğutulabileceği doğrusal olmayan bir soğutma mekanizmasını kanıtladı.
Soğutma kapasitesi normalden daha yüksek
Deneyde, Innsbruck araştırmacıları mekanik nesneyi – bu durumda titreşimli bir ışın – bir manyetik alan aracılığıyla süper iletken devreye bağlayın. Bunu yapmak için kirişe yaklaşık 100 mikrometre uzunluğunda bir mıknatıs bağladılar. Mıknatıs hareket ettiğinde, kalbi bir süper iletken kuantum girişim cihazı olan SQUID olan devre boyunca manyetik akıyı değiştirir.
Rezonans frekansı, ölçülen manyetik akıya bağlı olarak değişir. mikrodalga sinyalleri kullanılarak Bu şekilde mikromekanik osilatör, kuantum mekanik temel durumuna yakın bir duruma soğutulabilir.
Ayrıca, Gerhard Kirchmair’in ekibinden David Zöpfl, “Mikrodalganın bir fonksiyonu olarak SQUID devresinin rezonans frekansındaki değişiklik” açıklıyor. güç lineer değildir. Sonuç olarak, aynı güç için devasa nesneyi birkaç kat daha fazla soğutabiliriz.” Bu yeni, basit yöntem, özellikle daha büyük mekanik nesneleri soğutmak için ilgi çekicidir. Zöpfl ve Kirchmair, bunun daha büyük makroskopik nesnelerde kuantum özellikleri arayışının temeli olabileceğinden emin.
Referans: “Kerr Enhanced Backaction Cooling in Magnetomechanics”, D. Zoepfl, M. L. Juan, N . Diaz-Naufal, C. M. F. Schneider, L. F. Deeg, A. Sharafiev, A. Metelmann ve G. Kirchmair, 17 Ocak 2023, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett .130.033601
Araştırma, diğerleri arasında Avusturya Bilim Fonu FWF ve Avrupa Birliği tarafından finanse edildi. Ortak yazarlar Christian Schneider ve Lukas Deeg, FWF Doktora Programı Atomlar, Işık ve Moleküller (DK-ALM) üyesidir veya üyesidir.