Arbitrary distribution and nonlinear modal interaction in coupled nanomechanical resonators
我们提出了一个一般的一维{ \em连续}制剂来分析天线状纳米机械谐振器的振动模式，该谐振器由两个对称的悬臂阵列固定到一个中心纳米梁。悬臂梁阵列可以具有任意的密度和沿梁的长度轮廓。我们得到的长期方程，允许其频谱的测定和说明的结果上的特定例子的结构与恒定或交替的悬臂长度配置文件。我们表明，我们的分析结果捕获的振动频谱，这样的谐振器和阐明的关键关系，可以证明有利于实验设备的性能。此外，使用微扰的方法来处理驱动结构的非线性和耗散动力学，我们分析了耦合元件设备的两个特定的宽间隔模式之间的非谐耦合，直接应用于实验。
2009-03-12 cond-mat.mes-hall math-ph math.MP
Ultra-cold mechanical resonators coupled to atoms in an optical lattice
我们提出了一个实验，利用冷却微悬臂梁阵列与捕获在微加工表面附近的超冷原子样本耦合。该方法允许对原子状态进行控制和读出，并可能用于光晶格量子计算方案。假设共振器可以被冷却到它们的振动基态，描述了一个具有原子内态和共振器运动态的双量子比特受控非门的实现。我们还考虑了一个协议，纠缠两个或两个以上的杠杆原子芯片上的不同的共振频率，使用被困原子作为中介。虽然类似的实验可以用磁性微芯片陷阱进行，但我们考虑的光学限制方案可能会降低近场磁噪声和退相干。展望了该系统在宏观尺度量子力学测试和量子信息处理中的应用前景。
2009-06-25 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph quant-ph
Enhanced strain coupling of nitrogen vacancy spins to nanoscale diamond cantilevers
在金刚石机械谐振器中，氮空位（NV）中心可以通过晶格应变对其能级的影响与受限声子耦合。进入这个系统的强自旋-声子耦合制度需要纳米尺度的谐振器，以克服NV基态自旋子能级的弱应变响应。在这项工作中，我们研究了纳米粒子在金刚石悬臂梁的横向尺寸为几百纳米。NV基态自旋与机械模式的耦合在电子自旋共振（ESR）中检测到，并且其时间动力学通过自旋回波测量。我们的小机械模式体积导致自旋-声子耦合强度比以前的NV-应变耦合演示增强10- 100倍。这是迈向强自旋-声子耦合的重要一步，其可以实现声子介导的量子信息处理和量子精密测量。
2015-11-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic cooling and vibration isolation of a sub-kHz mechanical resonator
本研究利用绝热核去磁技术在干式稀释制冷机中将硅悬臂力传感器冷却至约1 mK并实现低振动隔离，品质因子在2 mK时达约4·10^4，为探索连续自发局域化模型的新参数空间奠定基础。
2023-02-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Back-action evasion and squeezing of a mechanical resonator using a cavity detector
本文研究了利用参变耦合电磁腔对悬臂梁的量子测量。该方案最初是由于Braginsky等人[V.Braginsky，Y. I. Vorontsov和K. P.Thorne，Science 209，547（1980）]，允许悬臂运动的一个正交的反作用自由测量，并且因此有可能产生压缩状态。我们提出了一个完整的量子理论，这个系统，并推导出简单的条件时，量子限制的附加噪声可以被超越。我们还研究了测量的条件动力学，并讨论了如何这样的计划（与反馈耦合时）可以用来产生和检测压缩态的振荡器。我们的研究结果是相关的光学力学实验，并在量子力学实验中采用带状线谐振器耦合到机械谐振器。
2008-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooling a magnetic resonance force microscope via the dynamical back-action of nuclear spins
分析了核自旋对磁力共振显微镜悬臂梁运动的反作用影响。我们计算了核自旋对悬臂梁阻尼和频移的贡献。我们表明，在拉比频率，悬臂和自旋系统之间的能量交换冷却或加热悬臂取决于高频失谐的符号。我们还表明，自旋噪声导致一个显着的阻尼的悬臂梁运动。
2009-11-15 cond-mat.mes-hall
Fast optical cooling of a nanomechanical cantilever by a dynamical Stark-shift gate
纳米机械谐振器的有效冷却对于探索宏观或介观系统的量子特性至关重要。我们提出了这样一个纳米机械悬臂梁的激光冷却方案，它的工作，即使在低频机械模式和弱冷却激光。在强磁场梯度作用下，悬臂梁表面附着金刚石氮空位中心，并通过动态斯塔克位移门辅助冷却。我们的方案可以有效地提高所需的冷却效率，通过避免非共振和意外的载流子跃迁，从而冷却到振动基态附近的悬臂梁在一个快速的方式。
2015-04-21 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Classical dynamical localization in a strongly driven two-mode mechanical system
本文报道在一个由两个耦合悬臂梁组成的强驱动双模光机系统中实现了动态局域化。由于耦合，机械振荡可以在杠杆之间传输。然而，通过将其中一个杠杆放置在谐波振荡的光阱中，我们证明了机械振荡变得紧密地束缚在孤立的杠杆上，而不是在特定的驱动参数下传播。利用动力学局域化效应在双模力学系统中诱导了导体到绝缘体的相变，这为进一步相干控制基于耦合机械谐振器的晶格中的输运现象开辟了新的可能性.
2017-06-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Classical analog of Stückelberg interferometry with two coupled mechanical resonators
纳米机械耦合谐振器近年来在物理学基础研究和高精进探测、传感等领域的广泛应用中引起了人们的广泛关注。通过对两个耦合谐振腔的Landau-Zener跃迁和Rabi振荡的研究，证明了这样的双模系统是一个经典的二能级系统，具有量子力学二能级系统的相似性。在这里，我们构造了一个Stückelberg干涉仪与两个耦合的杠杆驱动系统通过避免交叉两次。通过测量在朗道-齐纳跃迁处获得的非绝热相位，我们揭示了双模和量子两能级系统之间的深入模拟。我们的研究为用经典器件构建干涉仪开辟了新的机会。
2016-04-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time- and Space-Modulated Raman Signals in Graphene-based Optical Cavities
我们提出了由金属电极夹持并悬挂在Si/SiO2衬底上的多层石墨烯（MLG）微杠杆制成的微腔的制备和光学表征。石墨烯悬臂梁作为半透明的镜子关闭空气楔光学腔。这种简单的几何形状实现了驻波光学谐振器以及机械谐振器。在拉曼和瑞利背向散射信号中都观察到等厚干涉条纹，干涉条纹由其特定波长决定。腔内的色散使得石墨烯拉曼线的空间调制和硅背景信号的选择性抑制成为可能。通过栅极电压对多层石墨烯悬臂梁的静电致动调谐腔长度，并引起包括拉曼线的背散射光的空间和时间调制。我们证明了这些系统的高灵敏度拉曼测量的通用分子物种接枝在多层石墨烯表面的潜力。分子层的拉曼信号可以以类似的方式在时间和空间上进行调制，并且相对于塌陷的膜表现出增强。
2013-06-13 cond-mat.mes-hall physics.optics
Mass sensing for the advanced fabrication of nanomechanical resonators
我们报告的纳米机械工程方法，通过电子束机电耦合实时监测物质的生长。这种方法依赖于纳米机械谐振器的卓越质量感测能力。采用聚焦电子束诱导沉积法（FEBID）在单夹持纳米管悬臂梁的自由端选择性生长铂颗粒。电子束有两个功能：它允许在纳米管上生长材料，并通过探测纳米管的噪声驱动的机械共振来实时跟踪沉积的质量。一方面，这种检测方法非常有效，因为它可以以zeptogram范围内的分辨率解析质量沉积;另一方面，这种方法使用简单，易于广泛的潜在用户使用，因为它可以在现有的商业FEBID系统中操作，无需进行任何修改。所提出的方法允许设计具有精确定制功能的混合纳米机械谐振器。它也似乎是一种新的工具，用于研究超薄纳米结构的生长动力学，为研究迄今为止FEBID和相关方法的遥不可及的物理学开辟了新的机会。
2021-01-22 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Detecting Ultrasound Vibrations by Graphene Resonators
超声检测是材料亚表面无损表征的重要手段之一，其目标是以纳米级甚至原子级的分辨率对亚表面结构进行横向分辨。近年来，石墨烯谐振器作为扬声器和超声收音机引起了人们的关注，显示出其实现空气传播超声通信系统的潜力。在这里，我们展示了一种石墨烯谐振器，它可以检测通过其制造的衬底传播的超声振动。在100~MHz的频率范围内，超声振幅的分辨率达到了$\approx7$ ~pm/ $\mathrm{\sqrt Hz}$。由于机械回复力的极高非线性，谐振频率本身也可以用于超声检测。在共振频率为65 MHz，振幅为100 μ m，分辨率为25 μ m的条件下，我们观察到了120 kHz的位移。值得注意的是，非线性也解释了通常观察到的不对称的谐振器的谐振频率调谐时，拉上静电门。这项工作提出了一种传感器的设计，适合到原子力显微镜悬臂，因此承诺在纳米级的非破坏性的表面下表征的直接超声检测。
2018-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Cooling a nanomechanical resonator with quantum back-action
量子力学要求测量行为必须影响被测对象。当使用线性放大器连续监测物体的位置时，海森堡不确定性关系要求物体由力脉冲驱动，称为反作用。在这里，我们测量的反作用的超导单电子晶体管（SSET）的射频纳米机械谐振器。的SSET，这是电容耦合到谐振器的电导，提供了一个敏感的探头，后者的位置;反作用效应表现为一个有效的热浴，其属性敏感地依赖于SSET偏置条件。令人惊讶的是，当SSET偏置在传输共振附近时，我们观察到纳米机械模式从550 mK冷却到300 mK--这种效果类似于原子物理学中的激光冷却。我们的测量结果对量子信息设备的纳米机械读出和超灵敏力显微镜（如单核自旋磁共振力显微镜）的极限有影响。此外，我们预期使用这些反作用效应来制备机械结构的超冷态和量子态，这在现有技术中是无法实现的。
2006-09-12 cond-mat.mes-hall
Cavity-Assisted Back Action Cooling of Mechanical Resonators
我们分析了由驱动谐振子（腔）辅助的机械谐振器的动态反作用冷却的量子机制。我们的治疗适用于光机械和机电实现，并包括在驱动振荡器的热噪声的影响。在微扰的情况下，我们推导出相应的运动主方程使用Nakajima-Zwanzig形式主义和计算相应的输出光谱的光机械的情况下。在此基础上，分析了小腔线宽下的强光机耦合区。最后，我们考虑了任意输入功率下两个耦合振子的稳态协方差矩阵，得到了最终机械占有率的解析表达式。这是用来优化驱动器的失谐和输入功率的实验相关的参数范围，包括“基态冷却”制度。
2008-05-09 cond-mat.mes-hall
Cooling a micro-mechanical resonator by quantum back-action from a noisy qubit
我们研究了量子位退相在量子反作用冷却机械谐振器中的作用。以超导磁通量子比特为例，我们证明了只有当量子比特的退相速率足够低时，才能实现机械谐振器的基态冷却。
2009-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Cooling of a Micro-mechanical Resonator by the Back-action of Lorentz Force
采用半经典方法，我们描述了一个芯片上的冷却协议的微机械谐振器采用超导磁通量子比特。由谐振器位移的被动反作用产生的洛伦兹力可以通过向量子比特施加适当的微波驱动来冷却机械谐振器的热运动。我们表明，这种芯片上的冷却协议，具有良好的控制冷却功率和被动反作用的可调响应时间，可以是非常有效的。在适当的实验参数下，谐振腔的有效模温可以降低几个数量级。
2009-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Back-action Evading Measurements of Nanomechanical Motion
当执行连续测量的位置与灵敏度接近量子力学极限，必须面对的基本影响的检测器的反作用。反作用力是连续位置检测的极限，也可以用来冷却观察到的结构，并有望产生量子纠缠。反作用也可以避免，允许测量灵敏度超过标准量子极限，并可能允许量子压缩态的产生。我们实现了一个基于超低耗散纳米机械谐振器和微波谐振器之间的参数耦合的器件。在这里，我们展示了反作用回避（BAE）检测的一个单一的正交运动的灵敏度为4倍的量子零点运动，反作用冷却的机械谐振器n = 12量子，和一个参数的机械前置放大效应，这是利用实现位置分辨率的一个因素1.3倍量子零点运动。
2009-06-04 cond-mat.mes-hall
Dynamic manipulation of mechanical resonators in the high amplitude regime through optical backaction
腔光学机械通过反作用冷却和放大实现机械谐振器的主动操纵。这种用延迟的光学力来控制机械运动的能力最近刺激了一场在量子基态实现机械谐振器的竞赛。在这里，而不是淬火光机械运动，我们证明了高振幅操作的纳米机械谐振器，利用一个高效的声子产生过程。在这种情况下，纳米机械谐振器从光场获得足够的能量，以克服双阱势的大能量势垒，导致纳米机械减速和零频率奇异性，如早期理论所预测的。除了小力的参数放大的基础研究和兴趣，光学机械反作用也预计为研究离散力学状态打开新的窗口，并促进应用。在这里，我们实现了一个非易失性的机械存储器元件，其中位写入和复位，通过控制跨越屏障的机械阻尼经由光机械反作用。我们的研究为耦合机械谐振腔系统的能量动力学提供了新的视角，并使利用腔光力学原理的新型功能器件成为可能。
2011-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Electronic state back action on mechanical motion in a quantum point contact coupled to a nanomechanical resonator
该研究探究纳米机械谐振器与量子点接触耦合时电子态对机械运动的反作用，发现电导与频率相关，构建模型解释频率偏差，并提出用于研究准一维系统态密度的机电方法。
2024-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Quantum backaction evading measurements of a silicon nitride membrane resonator
量子反作用通过引入额外的波动来干扰机械振荡器位置的测量。在量子反作用测量技术中，可以避免反作用，尽管代价是丢失部分信息。在这项工作中，我们进行了这样的量子反作用测量使用一个大的0.5毫米直径的氮化硅薄膜振荡器与707 kHz的频率，通过微波腔读出。测量结果表明，在大物体运动的正交测量中，量子反作用噪声是可以避免的。
2022-01-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Frequency tuning, nonlinearities and mode coupling in circular graphene resonators
我们研究了圆形纳米机械石墨烯谐振器通过连续弹性理论，把它们作为膜。我们推导出弯曲模振幅的动力学方程。由于几何非线性，这些可以通过耦合Duffing方程来建模。通过求解Airy应力问题，我们得到了本征频率和非线性系数的解析表达式作为半径，悬挂高度，初始张力，背栅电压和弹性常数的函数，我们与有限元模拟比较。利用扰动理论，我们证明了对于有限偏转，有必要考虑非均匀应力分布的影响。这正确地再现了谐振器的频谱和频率调谐，包括频率交叉。
2013-05-17 cond-mat.mes-hall
Temperature mediated back-action in micro- and nanomechanical resonators
本文提出统一理论框架，通过格林函数解析解研究微纳机械谐振器中热致反作用效应，揭示动力学与涨落对损耗分布的依赖，为超灵敏纳米机械研究奠定基础。
2025-01-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Radiation pressure backaction on a hexagonal boron nitride nanomechanical resonator
本文首次在电信波段观测到六方氮化硼鼓面谐振器的辐射压力反作用，通过光纤法布里-珀罗微腔实现光机械耦合，分辨了光学弹簧效应和光机械阻尼，为用光调控hBN机械性能奠定基础。
2023-07-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Demonstration of Motion Transduction Based on Parametrically Coupled Mechanical Resonators
高精度、低反作用的机械谐振器运动的普适传感在超微弱信号检测中具有至关重要的意义，而超微弱信号检测在现代物理学中起着基础性的作用。在这里，我们提出了一个通用的方案，机械转移的谐振器的运动不能直接测量到一个可以精确测量使用机械频率转换。实验结果表明，该方案在室温下的运动不精确度和反作用力均低于目标谐振腔的本征能级，与理论预测一致.这里开发的方案提供了一个任意的机械谐振器和高量子效率的位移传感器之间的有效接口，并有望在高要求的机械力测量中找到广泛的应用。
2013-05-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Superconducting cavity-electromechanics on silicon-on-insulator
开发了涉及无水氢氟酸气相蚀刻的制造工艺，以在由绝缘体上硅晶片形成的独立式硅膜上产生高$Q$铝超导微波谐振器。使用该制造工艺，高阻抗$8.9$ GHz线圈谐振器以大参与比电容耦合到$9.7$ MHz微机械谐振器。双音微波光谱和辐射压力反作用被用来表征耦合系统中的稀释制冷机的温度下的$T_f = 11$ ~mK，产生测量的机电真空耦合率的$g_{0}/2π\approx 24.6$ ~Hz和机械谐振器$Q$ -因子的$Q_{m}=1.7\times 10^7$。微波反作用冷却的机械谐振器进行了研究，与最小的声子占据的$n_{m} \approx 16$声子被实现在升高的冰箱温度为$T_f = 211$ ~mK。
2016-01-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity cooling of a mechanical resonator in the presence of two-level-system defects
通过量子反作用力的腔冷却可以从机械谐振器提取热波动以到达量子基态。机械谐振器中的表面或体两能级系统（TLS）缺陷可以通过形变势与机械模式耦合，并对冷却过程产生显著影响。在这里，我们开发了一个理论来研究腔冷却的机械模式中存在的TLS缺陷，使用绝热消除技术。我们的结果表明，冷却过程强烈依赖于共振和阻尼率的TLS。
2011-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Noise Interference and Back-action Cooling in Cavity Nanomechanics
我们提出了一种新的腔机电系统的理论分析，其中机械谐振器直接调制的驱动电磁腔的阻尼率kappa。我们表明，通过量子噪声的相消干涉，驱动腔可以有效地作为一个零温浴，而不管比率kappa / omega_M，其中omega_M是机械频率。因此，该方案允许将机械谐振器冷却到其基态，而不需要腔处于所谓的“良好腔”极限κ <<Ω_M。
2009-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum Nondemolition Squeezing of a Nanomechanical Resonator
我们表明，纳米谐振器的位置可以被压缩显着低于基态水平，通过测量纳米谐振器与量子点接触或单电子晶体管，并施加一个周期性的电压在整个检测器。压缩的机制基本上是将振子的量子非破坏测量推广到由弱耦合探测器进行连续测量的情况。量子反馈是必要的，以防止"加热“由于测量反作用。我们还讨论了压缩态的实验验证过程。
2004-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
