Ученые и инженеры, работающие с оптомеханическими системами, пытаются использовать в своих целях странные эффекты и явления квантового мира. Для этого они объединяют различные компоненты систем с элементами сверхпроводящих схем. Все это охлаждается и работает при температурах порядка 100 милликельвинов, но в некоторых случаях и такой температуры недостаточно для того, чтобы устройство “перешло” в квантовый мир и надежно там закрепилось. Для перемещения в квантовый мир крупных объектов, видимых невооруженным глазом, требуются еще более близкие к точке абсолютного нуля температуры и новые методы охлаждения.
Такой новый нелинейный механизм охлаждения, способный быстро и эффективно охладить даже крупные объекты, продемонстрировали ученые из университета Инсбрука и Института квантовой оптики и квантовой информатики (Institute of Quantum Optics and Quantum Information, IQOQI).
В своих экспериментах ученые соединили механический объект, вибрирующую полосу, длиной 100 микрометров, со сверхпроводящей схемой. В качестве “соединителя” использовалось магнитное поле, вырабатываемое постоянным магнитом, закрепленным на вибрирующей полосе. При перемещениях магнита происходят изменения магнитного потока, циркулирующего по схеме, “сердцем” которой является SQUID-устройство (superconducting quantum interference device).
Резонансная частота SQUID-устройства изменяется в зависимости от магнитного потока, который, в свою очередь, регулируется при помощи микроволновых сигналов. И при определенных частотах резонанса, микромеханический генератор (вибрирующая полоса с магнитом) может перейти практически в самое низкоэнергетическое квантовое состояние, т.е. охладиться до температуры очень и очень близкой к точке абсолютного нуля.
“Здесь мы используем то, что изменение резонансной частоты SQUID-устройства является нелинейной функцией по отношению к мощности СВЧ-излучения, которое управляет колебаниями генератора. И, как следствие, при помощи этого мы можем охладить объект, на порядок величины более крупный, чем это было бы возможно при помощи другого способа и при таком же уровне мощности” – пишут исследователи, – “Теперь путь для поисков и изучения квантовых свойств больших макроскопических объектов полностью открыт, и вскоре можно будет ожидать новых открытий и свершений в этой области”.
