光力系统中微纳机械振子的冷却原理研究

本项目旨在研究光力系统中微纳机械振子的冷却原理。已有的微纳机械振子冷却主要是基于光力系统的辐射压力冷却。理论上指出这种机制在可分辨边带条件下可以实现机械振子的基态冷却并存在所谓的边带冷却极限，而实验上目前还没能达到机械振子的基态冷却。有签于此，本项目将深入探讨新的光场与机械振子耦合机制和耦合系统来实现机械振子的冷却尤其是基态冷却。我们期望提出新的切实可行的方案，能够突破传统边带冷却的极限，达到更低更好的基态冷却效果，或者在实验上不满足可分辨边带情况下也能实现系统的基态冷却。我们同时将与国内的实验组（如中科院武汉物理与数学研的曾更玉小组）进行合作，研究实验上如何实现机械振子的冷却。

在该项目执行期间，我们对于光力系统中机械振子的基态冷却、光力系统中一些量子效应和应用以及相关问题进行了一系列深入的研究探讨，得到了一些有趣的结果，总计发表由本项目资助且有标注的SCI期刊论文36篇，其中包括Phys. Rev. Lett. 1篇，Phys. Rev. A 24篇。..首先，我们研究了光力系统(或者力电系统)中机械振子的基态冷却问题，提出了一些实验上可行的冷却方案，如色散光力耦合系统中的基态冷却或者混合光力系统中的类电磁诱导透明冷却机制。并进一步研究了在基于机械振子基态的情况下光力系统中的(连续变量)量子纠缠、机械振子薛定谔猫态的生成等等。..此外，我们还研究了量子光力系统中一些新奇的量子现象如光力诱导透明及放大、光力循环器等，这些研究有利于将来基于量子光力系统的量子信息处理和传感研究。我们还与实验组合作，实现了通过光力囚禁方法绝热改变其中一个机械振子(悬臂梁)的本征频率的方法，成功地将其激发信号有效地被传送到另外一个与之耦合的悬臂梁上。这是在实际光力系统中有效实现信息或者能量转移的第一步。