Letter 物理：機械的振動子と光共振器モードとの量子コヒーレント結合 2012年2月2日 Nature 482, 7383 doi: 10.1038/nature10787 光レーザー場は原子やイオン、分子および原子気体集団の運動自由度や内部自由度の量子制御を実現するのに幅広く使われてきた。似たようなやり方で巨視的な機械的振動子の量子状態を制御する手段の1つとして、適切に設計された光共振器中の放射圧を介する光自由度と機械自由度の間のパラメトリック結合の利用が挙げられる。光機械結合が「量子コヒーレント」である、すなわちコヒーレント結合のレートが光学的及び機械的デコヒーレンスのそれよりも大きければ、量子状態は光から機械的振動子へ移動し、その逆もまた可能となる。この移動によって、すでに得られているさまざまな量子光学手法を使った機械的振動子状態の制御が可能となる。しかし、これまで、微小機械振動子の量子コヒーレント結合は、ミリケルビン温度のマイクロ波場を使ってしか実現されていない。光学実験は、機械的デコヒーレンスが大きく、また光学的散逸を克服するのが難しいため、この領域に達していない。今回我々は、光学的な光子と微小機械振動子との間の量子コヒーレント結合を実現した。同時に、低温度の光子浴との結合によって、この機械振動子は運動量子が1.7±0.1個の平均占有率の状態へと冷却された。弱い古典光パルスを使った励起により、時間領域において平均1個以下の量子のレベルで、光と微小機械振動子との間のエネルギー交換が起こることがわかった。この光機械系は、機械的振動子と光子との間に効率よい量子インターフェイスを形成し、それにより光ファイバーを通して量子状態のデコヒーレンスのない輸送が可能となる。我々の結果から、機械的振動子を量子変換器として、あるいはマイクロ波から光への量子リンクとして利用する道が開かれる。 Full Text PDF 目次へ戻る
