量子物理学：微小機械運動からの定常的なエンタングルした放射
Nature 570, 7762 doi: 10.1038/s41586-019-1320-2
機械系によって、電気的自由度、光学的自由度、原子自由度、音響自由度からなるハイブリッド量子技術の開発が容易になり、量子対応デバイスの実現にはエンタングルメントが不可欠である。アインシュタイン・ポドルスキー・ローゼン（EPR）状態として知られる連続変数のエンタングル場は、空間的に離れた2モードスクイーズド状態であり、量子テレポーテーションや量子通信に使用できる。光学領域では、EPR状態は縮退していない光増幅器を使って生成されることが多く、マイクロ波周波数では、ジョセフソン回路が非線形媒質となり得る。未解決の目標は、機械振動子によるエンタングルした状態の決定論的な生成と分配であり、これには超低雑音環境において励起、冷却、散逸のバランスを注意深く取る必要がある。今回我々は、パラメトリックに駆動される長さ30 μmのシリコンナノストリング振動子から、経路エンタングルしたマイクロ波放射が定常的に放出され、2つの熱モードの結合場演算子が真空準位の下3.40 dBでスクイーズされることを観測した。この微小機械系の運動によって、毎秒1 Hz当たり最大50個の光子が相関し、マイクロ波雑音に対してロバストな量子ディスコードが生じる。分離可能な状態のこうした一般化量子相関は、量子増強検出に重要であり、その状態を直接測定せずに機械振動子の非古典的性質を示す直接証拠をもたらす。この非侵襲的測定方式は、この方式以外では扱うことのできない物体に関する情報の推測を可能にし、センシング、開放系ダイナミクス、量子重力の基本的な検証に関連してくる可能性がある。将来は、同様のオンチップデバイスを使うことで、マイクロ波と光学光子などのエネルギースケールが大きく異なるサブシステムをエンタングルできるようになる。
