飞行时间力传感低于量子零点涨落
通过观察接近或低于其量子零点涨落的机械运动来感知微弱力,一直是多个领域所追求的目标。尽管机械振子在此类研究中发挥了关键作用,但其在自由落体型传感中的应用,尤其是在量子领域,一直难以实现。在此,该团队通过快速调制束缚势,展示了一种悬浮纳米机械振子,在低于零点涨落的情况下,感知约10介牛(10 zeptonewtons)量级静态力的能力。该团队通过突然降低势能,制备了一个速度不确定度减小的压缩态。随后,该团队通过飞行时间测量来检测施加的静态力,即将纳米粒子从势能中释放,并测量其在自由落体过程中的位移。此外,飞行时间测量使该团队能够对压缩态进行量子态层析成像,由此重建其Wigner准概率分布,并评估位置测量的Fisher信息,以量化该团队方案可实现的力灵敏度。该团队的结果表明,调制陷阱刚度是实现量子极限力传感的关键技术,并为利用悬浮纳米粒子作为超越量子极限的、具备量子态层析成像能力的新型传感平台铺平了道路。

