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将光学悬浮纳米颗粒冷阻尼至微开尔文温度

Cold Damping of an Optically Levitated Nanoparticle to Microkelvin Temperatures.

作者信息

Tebbenjohanns Felix, Frimmer Martin, Militaru Andrei, Jain Vijay, Novotny Lukas

机构信息

Photonics Laboratory, ETH Zürich, CH-8093 Zürich, Switzerland.

出版信息

Phys Rev Lett. 2019 Jun 7;122(22):223601. doi: 10.1103/PhysRevLett.122.223601.

DOI:10.1103/PhysRevLett.122.223601
PMID:31283294
Abstract

We implement a cold-damping scheme to cool one mode of the center-of-mass motion of an optically levitated nanoparticle in ultrahigh vacuum (10^{-8}  mbar) from room temperature to a record-low temperature of 100  μK. The measured temperature dependence on the feedback gain and thermal decoherence rate is in excellent agreement with a parameter-free model. For the first time, we determine the imprecision-backaction product for a levitated optomechanical system and discuss the resulting implications for ground-state cooling of an optically levitated nanoparticle.

摘要

我们实施了一种冷阻尼方案,以将超高真空(10^{-8} 毫巴)中光学悬浮纳米颗粒质心运动的一个模式从室温冷却至创纪录的低温100 μK。测量得到的温度对反馈增益和热退相干率的依赖性与一个无参数模型高度吻合。我们首次确定了悬浮光机械系统的不精确-反作用乘积,并讨论了其对光学悬浮纳米颗粒基态冷却的影响。

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