传感器是物联网的支柱，它为控制各种物体提供了数据支持。在这个领域，传感器的测量精度是至关重要的，而这正是量子技术可以发挥作用的地方。因斯布鲁克和苏黎世的研究人员现在正在演示如何将微型光学谐振器中的纳米颗粒转移到量子状态上，并用来作为高精度传感器的基础。量子物理学的进步为显著提高传感器的精度提供了新的机会，从而使这种新技术成为了可能。

由奥地利科学院量子光学和量子信息研究所和因斯布鲁克大学理论物理系Oriol Romero-Isart领导的团队，他们与苏黎世联邦理工学院Romain Quidant领导的团队正在提出一个新概念，以用于开发高精度量子传感器。研究人员建议，通过利用系统的快速不稳定动力学，可以将捕获在微型光学谐振器中的纳米粒子的运动波动显著降低到零点运动(是指粒子即使到达绝对零度，仍有半份能量能使粒子运动)以下。

机械量子压缩降低了零点运动以下运动波动的不确定性，并且过去已经有通过量子状态下的微机械谐振器进行了相关的实验证明。该团队的研究人员现在提出了一种新的方法，它特别适用于悬浮的机械系统。

因斯布鲁克Oriol Romero-Isart团队的Katja Kustura说：“我们证明了一个设计合理的光学腔可以用来快速和强烈地压缩悬浮纳米粒子的运动”。在这种光学谐振器中，光在镜子间反射并与悬浮的纳米粒子发生相互作用。这种相互作用会导致动态不稳定性，这通常被认为是没有用处的。但该团队研究人员现在展示了如何将它们用来作为一种资源。

Kustura说：“在目前的工作中，我们展示了如何通过去适当控制这些不稳定性，从而使光学腔内的机械振荡器产生不稳定的动力学并导致机械压缩。”这种新的方法在存在耗散的情况下是鲁棒的，这使其在悬浮光力学系统中特别可行。

在发表在《物理评论快报》杂志上的论文中，该团队研究人员将这种方法应用到了二氧化硅纳米粒子耦合上。Oriol Romero-Isart高兴地说道：“这个例子表明，即使从初始热状态开始，我们也可以将粒子压缩到零点运动以下几个数量级。”

这项工作提供了光腔作为机械量子压缩器的新用途，并提出了超越量子基态冷却的悬浮光力学的新可行途径。因此，这种微谐振器为量子传感器的设计提供了一个有趣的新平台，这些传感器可用于卫星任务、自动驾驶汽车和地震学等领域。（编译:Qtech）