固定在銅支架中的矽襯底上的超導電路（白色）。帶有微機械振盪器的晶片（銀）連接到矽襯底上。來源：IQOQI 因斯布魯克
肉眼可見物體的量子性質是目前討論很多的研究問題。由因斯布魯克物理學家Gerhard Kirchmair領導的一個團隊現在在實驗室中展示了一種新方法，可以使宏觀物體的量子特性比以前更容易獲得。通過這種方法，研究人員能夠將已建立的冷卻方法的效率提高一個數量級。
通過光力學實驗，科學家們正試圖探索量子世界的極限，並為開發高靈敏度的量子傳感器奠定基礎。在這些實驗中，肉眼可見的物體通過電磁場耦合到超導電路。為了獲得功能正常的超導體，此類實驗在低溫恆溫器中進行，溫度約為100毫開爾文。但這還遠遠不足以真正進入量子世界。
為了觀察宏觀物體上的量子效應，必須使用複雜的冷卻方法將它們冷卻到接近絕對零度。由因斯布魯克大學實驗物理系和量子光學與量子信息研究所（IQOQI）的Gerhard Kirchmair領導的物理學家現在已經展示了一種非線性冷卻機制，即使是大質量物體也可以很好地冷卻。
更高的冷卻能力更高
在實驗中，因斯布魯克的研究人員通過磁場將機械物體（在他們的例子中是振動束）耦合到超導電路。為此，他們將磁鐵連接到光束上，該磁鐵長約100微米。當磁鐵移動時，它會改變通過電路的磁通量，電路的核心是所謂的SQUID，一種超導量子干涉裝置。其諧振頻率根據磁通量而變化，磁通量是使用微波信號測量的。通過這種方式，微機械振盪器可以冷卻到接近量子力學基態。
來自Gerhard Kirchmair團隊的David Zöpfl說：「SQUID電路諧振頻率的變化與微波功率的關係不是線性的。因此，我們可以在相同的功率下將大質量物體冷卻一個數量級。
研究結果發表在《物理評論快報》雜誌上。
這種新的簡單方法對於冷卻更大的機械物體特別有趣。Zöpfl和Kirchmair相信，這可能是在更大的宏觀物體中尋找量子特性的基礎。
更多信息： D. Zoepfl 等人，磁力學中的克爾增強型反作用冷卻，物理評論快報 （2023）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.130.033601
期刊信息：物理評論快報