Disco vibrante congelado hasta la inmovilidad cuántica ⚡ экспресс
Por primera vez, un resonador optomecánico de disco se ha llevado al estado fundamental cuántico: la 'respiración' mecánica del disco a una frecuencia de gigahercios se ha enfriado hasta una excitación de menos de un fonón. El número de fonones se midió mediante espectroscopía Brillouin, contando los fotones dispersados por los modos de galería susurrante a través de una fibra óptica. Se obtuvo un factor de ocupación de 0,66±0,20 fonones, lo que confirma la supresión de la absorción. El calentamiento adicional por láser, detectado en el trabajo, señala los límites de sensibilidad de los futuros dispositivos cuánticos.
Enfriado casi hasta el cero absoluto con helio líquido, el disco semiconductor alcanzó un nivel de entropía tan bajo que su vibración térmica se redujo a menos de un fonón, el cuanto de sonido. Una cuerda de guitarra común, al pulsarla, genera miles de millones de fonones; aquí hay menos de uno, como una cuerda congelada en la incertidumbre cuántica: se mueve y no se mueve a la vez.
Para medir este movimiento microscópico, los investigadores acercaron al disco una fina fibra óptica. La luz, al tocar el disco, se dispersaba y revelaba los fonones. Este método, la espectroscopía de bandas laterales Brillouin, mostró que el disco tiene en promedio 0,66 fonones. Sin embargo, la propia luz de medición calentaba ligeramente el disco, impidiendo el enfriamiento completo, como un arco de violín que, en lugar de calmar la cuerda, le añade vibración.
Este control sobre un objeto grande difumina la frontera entre nuestro mundo y el cuántico. Los sistemas enfriados cuánticamente serán el corazón de sensores capaces de oír ondas gravitacionales o moléculas individuales.
🎯 El enfriamiento del disco emplea una mezcla de helio-3 y helio-4 líquidos: al separarse la mezcla, se absorbe calor, algo así como cuando el sudor se evapora y enfría la piel, pero mucho más efectivo.