Fysikere får ny forståelse af kvantekølingsprocessen

Ny forskning ved U of A hjælper fysikere med bedre at forstå optomekanisk køling, en proces, der forventes at finde anvendelser inden for kvanteteknologi.

Forskere har længe forstået, at anvendelse af et korrekt afstemt lysfelt på et makroskopisk objekt (synligt for det blotte øje) - i dette tilfælde en mekanisk oscillator - resulterer i afkøling af objektet. Processen, optomekanisk køling, sker, når tryk fra fotoner (lyspartikler) omdanner energi, der er lagret i objektet i form af termiske fononer (lydpartikler) til fotoner.

Ideelt set, processen ville afkøle objektet til sin rene kvantetilstand, hvor al termisk energi fjernes. I virkeligheden, kvantetilstanden kan ikke opnås på grund af støjforstyrrelser i miljøet.

I deres arbejde, U af A -forskere definerede den nye kølegrænse, hvilket fremmer forståelsen af ​​processen. Deres resultater blev rapporteret i en artikel med titlen, "Strålingstrykafkøling som en kvantedynamisk proces, "offentliggjort 9. juni i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve .

"Som enhver udvikling til en stabil tilstand, køling af en mekanisk oscillator tager tid, og i modsætning til hvad man tidligere forstod, procesens hastighed afgør, hvilken tilstand der endelig vil blive opnået, '' sagde Bing He, første forfatter til papiret og en forsker i Institut for Fysik. "Vores dynamiske billede tydeliggør, hvordan et optomekanisk system gennemgår overgangen fra opvarmning til køling og omvendt, og bestemmer betingelserne for at opnå det 'mest kvante resultat' ved den bedste afkøling af systemet. "

Arbejdet vil også hjælpe med at guide fremtidige eksperimenter, sagde Min Xiao, en fremtrædende professor ved Institut for Fysik. "Med vores nye dynamiske resultater, ikke kun den nye eksperimentelle indsats kan styres, nogle tidligere rapporterede eksperimentelle og teoretiske resultater og konklusioner skal muligvis også genanalyseres og undersøges igen, "sagde Xiao.