旋转平移光力学
悬浮光力学(Levitated optomechanics)——光与微小悬浮物体间的相互作用——是一种新兴的宏观量子体系,正被用作基础物理研究的测试平台及超高灵敏度传感器的开发载体。相较于其他量子光力学系统,该体系的独特优势在于其与环境的极端隔离性,以及悬浮物体自由度的相对稀缺性。尽管该领域研究长期集中于系统的三个平动自由度,但理解悬浮物体(尤其在光学阱场中,也包括电磁阱场中)的诱导转动运动正变得日益重要。悬浮系统固有的这三个附加自由度,带来了一系列新型光力学非线性相互作用,催生出丰富却尚未充分探索的平动-转动耦合运动。对这些相互作用的控制和利用,有望拓展悬浮光力学在基础研究与应用领域的价值。本综述首先概述悬浮光力学体系,继而聚焦光学悬浮各向异性物体的平动-转动耦合运动。我们首先通过经典理论框架阐释这种诱导运动,弥合经典与量子描述间的鸿沟;继而通过偏振光学阱场相互作用,描述不同粒子形状引发的各类平动-转动耦合运动;随后系统梳理奠定该新领域的理论与实验方法体系及其应用场景。最后展望了具有潜力的实验方向与应用前景,包括平动-转动耦合运动的非经典态制备、量子极限扭矩传感及颗粒表征方法等。
