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物理:機械共振器の量子基底状態と単一フォノンの制御

Nature 464, 7289 doi: 10.1038/nature08967

量子力学は、さまざまな物理系を極めて厳密に記述する。しかし、量子力学が巨視的な機械系にも同じように適用されることを実証するのは、長い間困難であった。これは、機械モードをその量子基底状態に冷却することが難しいためである。必要な温度は、標準的な極低温法で達成できる温度よりはるかに低いことが多く、そのため、別の冷却法の開発に多大な努力が払われてきた。基底状態に達したら、次に、量子限界測定が実証されなければならない。本論文では、従来型の極低温冷却により、量子ビットと結合したマイクロ波周波数の機械振動子、「量子ドラム」を用いて、機械モードをその量子基底状態へと冷却できることを示す。この量子ビットは、共振器の量子状態を測定するのに使われる。さらに、この共振器に単一の量子励起(フォノン)を制御して生成できたことを示す。したがって、我々は、機械系の完全な量子制御への第一歩を踏み出したことになる。

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