最近,科学者は光学微小共振器の不安定性を利用してナノ粒子を機械的に圧縮し,高精度の量子センサの実現を支援することを提案した。関連成果は「物理評論速報」(Physical Review Letters)に発表された。
モノのインターネット、ビッグデータ、人工知能などの先進技術はセンサから離れられない。その中でセンサの精度は極めて重要である。量子物理学の進歩はセンサの精度を著しく向上させる新しいチャンスを提供し,高精度量子センサを可能にした。
今回,オーストリア科学研究院量子光学・量子情報研究所(IQOQI),インスブルック大学理論物理学部Oriol Romero-Isartチーム,スイスチューリッヒ連邦工科大学Romain Quidantチームは,高精度量子センサの設計に利用できる新しい道を提案した。彼らは，系の高速不安定動力学を利用することで，光学微小共振器に捕獲されたナノ粒子のゆらぎを零点運動以下に著しく低減できると考えている。量子力学では、零点運動は粒子(例えば分子)を指し、絶対零度に達しても粒子を運動させるエネルギーが残っている。
「懸濁ナノ粒子の運動を迅速かつ強力に押し出すのに利用できる合理的な光学マイクロキャビティを実証した。」インスブルック大学のチームメンバーKatja Kustura氏は言った。
光共振器では，鏡面間で光が反射し，懸濁ナノ粒子と相互作用する。この相互作用は動力不安定性の問題を引き起こす。Kusturaは，「これらの不安定性を適切に制御することによって，光学マイクロキャビティ内の機械発振器の不安定動力学を利用して機械的圧縮を行う方法を示した。」と述べた。
機械的量子圧縮は零点運動以下の粒子変動の不確実性を低減できるため,前述の作業は機械的量子押出のための光学マイクロキャビティの新しい方法を提供し,量子基底状態冷却を必要としない懸濁光力学に新しい経路を提供する。従って,光学マイクロ共振器は高精度の量子センサの設計に用いることができ,衛星タスク,自動運転自動車,地震学など多くの分野での量子センサの応用を実現するのに役立つ。
