Дрожащий диск заморозили до квантовой неподвижности экспресс
Охлаждённый почти до абсолютного нуля с помощью жидкого гелия, полупроводниковый диск достиг такого низкого уровня энтропии, что его тепловое дрожание стало меньше одного фонона — кванта звука. Обычная гитарная струна после щипка рождает миллиарды фононов; здесь же — менее одного, словно струна, застывшая в квантовой неопределённости: и движется, и нет.
Чтобы измерить это микроскопическое движение, исследователи поднесли к диску тонкую оптическую нить. Свет, касаясь диска, рассеивался и выдавал фононы. Этот метод — спектроскопия боковых полос Бриллюэна — показал, что на диск приходится в среднем 0,66 фонона. Сам измерительный свет, однако, слегка нагревал диск, мешая полному охлаждению — словно смычок, который вместо того чтобы успокоить струну, добавляет ей дрожь.
Такой контроль над крупным объектом стирает границу между нашим миром и квантовым. Квантово-охлаждённые системы станут сердцем датчиков, слышащих гравитационные волны или отдельные молекулы.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2511.15492
Although they have enabled several advances in the field of optomechanics, optomechanical disk resonators have not yet been operated in the quantum regime. We present the first experimental demonstration of an optomechanical disk resonator prepared in the quantum ground state. With a gigahertz frequency, the mechanical breathing mode of the investigated semiconductor disk reaches a level of excitation below a single phonon when cooled in a dilution refrigerator. We quantify the phonon occupancy of the mechanical mode by performing Brillouin sideband spectroscopy: a conical optical fiber is evanescently coupled to the disk optical whispering-gallery mode, and Stokes and anti-Stokes photons scattered by phonon emission and absorption are counted on a single-photon detector. We measure a suppression of the absorption process corresponding to a phonon occupancy of $$0.66\pm0.20$$. We experimentally investigate the mechanisms ruling laser-induced heating, which limits the lowest measurable phonon occupancy, and notably witness an extra-cavity heating effect.
Охлаждение диска использует смесь жидких гелия-3 и гелия-4: при разделении смеси отбирается тепло — примерно как испаряющийся пот охлаждает кожу, но гораздо эффективнее.