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オプトメカニクス：ナノ機械共振器のフォノン計数と強度干渉測定
Nature 520, 7548 doi: 10.1038/nature14349
光学では、個々の光量子（光子）を測定できるので、生体内でのダイナミックイメージングから安全な量子通信まで非常に多数の応用が可能になっている。Hanbury BrownとTwissによる肉眼で見える星の角度幅の強度干渉測定などの先駆的な光子計数実験は、我々が光の完全な量子性を理解する上で極めて重要な役割を果たしている。原子スケールでの物質と同様に、量子力学の法則は巨視的な機械的物体の特性も支配し、機械センサーや変換器の感度の基本的な量子限界を与える。共振器オプトメカニクスに関する最近の研究では、光を使って、キログラム規模の質量の反射鏡からナノスケールの膜までの大きさの機械系の量子特性を調べ、高精度のセンシングや量子情報処理向けの技術を開発しようとしている。本論文では、光プローブと単一光子検出を使って、シリコンナノ機械共振器の音響の放出過程と吸収過程を調べ、Hanbury BrownとTwissが使ったのに似た測定法で、レーザーの場合と形式的に等価なパラメトリック不安定性を共振器が起こすときに放出されるフォノンの相関を測定した。光と機械運動の共振器によって増強された結合によって、この有効フォノン計数法の雑音等価フォノン感度は0.89 ± 0.05になった。この方法を素直に改善すれば、単一フォノンのフォック状態の発生と伝令や遠く離れた機械要素の量子エンタングルメントなど、メソスコピック機械共振器を使ったさまざまな量子状態を設計するという課題が可能になると思われる。
