Position quadrature measurements of a nanomechanical resonator using pulsed optomechanics

Abstract

Mittaustekniikan kehityksen myötä on ilmennyt, että tänä päivänä yhä useammin mittatarkkuutta rajoittavat kvanttimekaaniset ilmiöt. Tämä kvanttimekaniikan tuoma raja mittaustarkkuudelle voidaan kuitenkin väistää nokkelalla yhdistelmällä tekniikoita. Tässä pro gradu -tutkielmassa tehtiin pulssitettuja optomekaanisia mittaussarjoja fotonikiteiselle nanopalkkiresonaattorille sen paikkakvadratuurin mittamista varten, sillä vain toisen kvadratuurin mittaaminen mahdollistaa kvanttimekaniikan asettaman tarkkuusrajan välttämisen. Resonaattorin paikka mitattiin tarkuudella, joka oli 311 kertainen verrattuna resonaattorin nollapiste-energiassa tapahtuvaan värähtelyyn (xzpf ) verrattuna.

As measurement technologies evolve, it becomes apparent that the limitations to measurement precision arise increasingly from the fundamental principles of quantum mechanics. Avoiding these limitations is however possible with a clever combination of techniques. In this thesis interferometric pulsed optomechanical measurement series were done on a nanobeam photonic crystal resonator to measure its position quadrature as measuring only one quadrature at a time allows for dodging the standard quantum limit. Resonator position was measured at an accuracy of 311 times the zero point fluctuation (xzpf ) of the resonator.