Nonlinear dissipation phenomena in optomechanics
Yksikään kvanttisysteemi ei voi olla täysin eristetty ympäristöstään, mikä johtaa informaation välittymiseen systeemin ja ympäristön välillä.
Optomekaniikassa, missä tyypillinen tutkittava systeemi on peileistä koostuva optinen kaviteetti yhdistettynä mekaaniseen värähtelijään, systeemin ja ympäristön lineaarisesta
kytkennästä johtuvat dissipaatioilmiöt ovat hyvin tunnettuja. Epälineaarisia ilmiöitä ei kuitenkaan ymmärretä yhtä laajasti.
Tutkin epälineaarista kytkentää kaviteetin ja lämpökylvyn välillä ja havainnollistan
tästä kytkennästä johtuvia ilmiöitä kuten epälineaarista dissipaatiota. Esitän myös
optisen kaviteetin epälineaarisen dissipaation oikeuttavan mallin, missä optinen kaviteetti ja lämpökylpy vuorovaikuttavat kaksitilasysteemien kanssa.
Antaakseni tämän työn tuloksille kontekstia, sisällytän pohjustavat katsaukset optomekaniikkaan, avoimiin kvanttisysteemeihin ja kaksitilasysteemeihin sekä näiden aihealueiden tutkimiseen käytettäviin menetelmiin. Esitän myös esimerkkilaskuja yksinkertaistetuista malleista ja lisäksi johdan kaikki tässä työssä käytetyt menetelmät
mahdollisimman pedagogisen lähesymistavan saavuttamiseksi.
...
A quantum system cannot be completely isolated from its environment, meaning that information is transmitted between them.
In optomechanics, where a typical system under study is an optical cavity consisting of
highly reflective mirrors coupled with a mechanical resonator, dissipation phenomena
related to linear system-environment coupling are well known. However, nonlinear phenomena are not understood to the same extent.
I consider a nonlinear coupling between a cavity and a heat bath, and illustrate the
effects of this coupling such as nonlinear dissipation of the cavity. I also propose
a model, where an optical cavity and a heat bath interact with two-level systems,
justifying nonlinear dissipation for the optical cavity.
To give some context to the results of this work, I include introductory reviews of optomechanics, open quantum systems, and two-level systems together with the methods
used to study these topics. I also provide some calculations of simplified setups as well
as full derivations of the methods used in this work for a more pedagogical approach.
...




Keywords
Metadata
Show full item recordCollections
- Pro gradu -tutkielmat [25559]
Related items
Showing items with similar title or keywords.
-
Theory of phase-mixing amplification in an optomechanical system
Ockeloen-Korppi, C. F.; Heikkilä, Tero; Sillanpää, M. A.; Massel, Francesco (Institute of Physics Publishing Ltd., 2017)The investigation of the ultimate limits imposed by quantum mechanics on amplification represents an important topic both on a fundamental level and from the perspective of potential applications. We discuss here a novel ... -
Simulation of Matrix Product States For Dissipation and Thermalization Dynamics of Open Quantum Systems
Agasti, Souvik (Institute of Physics Publishing Ltd., 2020)We transform the system/reservoir coupling model into a one-dimensional semi-infinite discrete chain through unitary transformation to simulate the open quantum system numerically with the help of time evolving block ... -
Revealing Hidden Quantum Correlations in an Electromechanical Measurement
Ockeloen-Korppi, C. F.; Damskägg, E.; Paraoanu, G. S.; Massel, Francesco; Sillanpää, M. A. (American Physical Society, 2018)Under a strong quantum measurement, the motion of an oscillator is disturbed by the measurement backaction, as required by the Heisenberg uncertainty principle. When a mechanical oscillator is continuously monitored via ... -
The master's thesis process, its challenges, and how to overcome them : an investigation of English Master's degree students' perceptions of their thesis process at the University of Jyväskylä
Mäki-Kuutti, Matias (2021)Maisterin tutkielma on yliopisto-opiskelijan tärkein opinnäyte, opintojen luonnollinen päätös, jossa esitellään opiskelijan hankkimia taitoja ja osaamista. Tässä tutkimuksessa käsitellään Jyväskylän Yliopiston Englannin ... -
State Preparation and Tomography of a Nanomechanical Resonator with Fast Light Pulses
Muhonen, Juha T.; La Gala, Giada R.; Leijssen, Rick; Verhagen, Ewold (American Physical Society, 2019)Pulsed optomechanical measurements enable squeezing, nonclassical state creation, and backaction-free sensing. We demonstrate pulsed measurement of a cryogenic nanomechanical resonator with record precision close to the ...