Nieuw onderzoek aan de U of A helpt natuurkundigen om optomechanische koeling beter te begrijpen, een proces dat naar verwachting toepassingen zal vinden in de kwantumtechnologie.

Wetenschappers hebben lang begrepen dat het toepassen van een goed afgestemd lichtveld op een macroscopisch (zichtbaar voor het blote oog) object - in dit geval een mechanische oscillator - resulteert in afkoeling van het object. Het proces, optomechanische koeling, gebeurt wanneer druk van fotonen (lichtdeeltjes) energie die in het object is opgeslagen in de vorm van thermische fononen (geluidsdeeltjes) omzet in fotonen.

Ideaal, het proces zou het object afkoelen tot zijn pure kwantumtoestand waarbij alle thermische energie wordt verwijderd. In werkelijkheid, de kwantumtoestand kan niet worden bereikt vanwege ruisverstoringen in de omgeving.

In hun werk, U of A-onderzoekers definieerden de nieuwe koellimiet, wat het begrip van het proces bevordert. Hun bevindingen werden gerapporteerd in een artikel met de titel, "Stralingsdrukkoeling als een kwantumdynamisch proces, " gepubliceerd op 9 juni in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

"Zoals elke evolutie naar een stabiele toestand, het afkoelen van een mechanische oscillator kost tijd en, in tegenstelling tot wat voorheen werd begrepen, de snelheid van het proces bepaalt welke toestand uiteindelijk zal worden bereikt, ' zei Bing He, eerste auteur van het artikel en een onderzoeker bij de afdeling Natuurkunde. "Ons dynamisch beeld maakt duidelijk hoe een optomechanisch systeem de overgang ondergaat van verwarming naar koeling en vice versa, en bepaalt de voorwaarden voor het bereiken van het 'meest kwantumresultaat' door de beste koeling van het systeem."

Het werk zal ook helpen bij toekomstige experimenten, zei Min Xiao, een Distinguished Professor in de afdeling Natuurkunde. "Met onze nieuwe dynamische resultaten, niet alleen de nieuwe experimentele inspanningen kunnen worden geleid, sommige eerder gerapporteerde experimentele en theoretische resultaten en conclusies moeten mogelijk ook opnieuw worden geanalyseerd en opnieuw worden onderzocht, ' zei Xiao.