Optical Levitation to Realize a Macroscopic Quantum System

光悬浮实现宏观量子系统

• 批准号: 19J21861
• 负责人: 川崎 拓也
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J21861/
• 关键词: 巨視的量子力学; 光学浮上; 光輻射圧; 光学トラップ; オプトメカニクス; エンタングルメント; 量子測定; レーザー; 光共振器

本研究は、巨視的量子系を実現することにより、いまだ実験的検証が行われていないマクロなスケールでの量子力学検証、そして重力相互作用を組み込んだ量子力学の研究をおこなうことを目的としている。そのような巨視的な量子系を実現する系として機械光学系が着目されているが、量子効果を観測するには古典的な外乱が量子ゆらぎ以上に小さい系を構築しなければならない。これまでに、その障壁となる熱雑音を回避する系として、鏡を光輻射圧によって支持する系の研究を進め、安定的に光学浮上可能な系の構成の実験的実証に成功した。また、懸架をした場合においても熱雑音の影響を受けにくい線形共振器において、あらたな安定構成を見出し、その構成を実現した系を構築した。構築した高感度な機械光学系をもちいて、量子雑音の低減手法をデモンストレーションする実験をおこなってきたが、本年度は測定結果を精査し、定量的な議論により量子雑音低減手法の理論モデルを実証することに成功した。また、量子輻射圧ゆらぎの観測を考えた場合、単振り子のかわりにねじれ振り子を機械振動子としてもちいることで、古典的な雑音を抑制しながら量子輻射圧ゆらぎを浮き上がらせることが可能であり、そのような系の改良方策について検討した。具体的には、単振り子にもちいている曲率つきの微小鏡2つをつないだねじれ振り子において、既知の古典的な雑音源を考慮し量子輻射圧ゆらぎが観測可能となる感度設計をおこなった。また、系のアップグレードの要となるねじれ振り子部分について開発をおこなった。

In this paper, quantum mechanics models and gravitational interactions are studied for the purpose of quantum mechanics research. The quantum system of the macroscopic view is realized by the mechanical optical system, and the quantum effect is measured by the classical quantum system. The research on the thermal noise avoidance system and the optical radiation support system of the optical floating system have been carried out successfully. In the case of suspension, the influence of thermal noise is reflected in the structure of linear resonator. A high-sensitivity mechano-optical system was constructed. The quantum acoustic attenuation method was successfully investigated. In the case of quantum radiation pressure measurement, single oscillator, mechanical oscillator, classical sound suppression, quantum radiation pressure measurement, quantum radiation pressure measurement, quantum radiation measurement, quantum radiation measurement, quantum Specific, single oscillator, single oscillator The vibration part of the vibration part of the vibration part is opened.

项目成果

光共振器における古典強度雑音を用いた反作用雑音低減の実証

在光学腔中使用经典强度噪声来演示降低反应噪声

• 发表时间: 2020
• 作者: 川﨑拓也;小森健太郎;榎本雄太郎;Ooi Ching Pin;宮崎祐樹;松本伸之 道村唯太;安東正樹
• 通讯作者: 安東正樹

Optical trapping of the transversal motion for an optically levitated mirror

• DOI: 10.1103/physreva.102.053520
• 发表时间: 2020-07
• 期刊: arXiv: Quantum Physics
• 作者: T. Kawasaki;N. Kita;K. Nagano;Shotaro Wada;Y. Kuwahara;M. Ando;Y. Michimura

量子輻射圧ゆらぎ観測に向けたねじれ振り子型線形光共振器

用于观察量子辐射压力波动的扭摆线性光学腔

• 发表时间: 2021
• 作者: 川﨑拓也;小森健太郎;榎本雄太郎;Ooi Ching Pin;松本伸之;道村唯太;安東正樹
• 通讯作者: 安東正樹

線形光共振器による量子輻射圧ゆらぎの観測実験

线性光学谐振腔量子辐射压涨落观测实验

• 发表时间: 2019
• 作者: 川﨑拓也;小森健太郎;榎本雄太郎;Ooi Ching Pin;宮崎祐樹;松本伸之;道村唯太;安東正樹
• 通讯作者: 安東正樹

Quantum radiation pressure fluctuation in a linear optical cavity

线性光学腔中的量子辐射压涨落

• 发表时间: 2020
• 作者: Kentaro Komori;Yutaro Enomoto;Hiroki Takeda;Yuta Michimura;Kentaro Somiya;Masaki Ando;Stefan W. Ballmer;Yuta Michimura;Yuta Michimura;Takuya Kawasaki
• 通讯作者: Takuya Kawasaki