Comment la funambule parvient-elle à maintenir son équilibre et à éviter cette chute fatale du ciel ? Elle détecte soigneusement le mouvement de son corps et les vibrations de la corde et compense en conséquence tout écart par rapport à l'équilibre en déplaçant son centre de gravité. Dans un système excité thermiquement, l'amplitude des vibrations mécaniques est directement liée à la température du système. Ainsi, en éliminant les vibrations, le système est refroidi à une température effective inférieure.

Dans des expériences récentes au DTU Physique, les chercheurs ont utilisé une technique de rétroaction améliorée quantique pour amortir le mouvement d'un oscillateur mécanique de la taille d'un micron, refroidissant ainsi sa température de plus de 140 degrés en dessous de la température ambiante. Plus important encore, ce travail démontre une nouvelle application de la lumière comprimée permettant une sensibilité améliorée au mouvement mécanique et ainsi une extraction plus efficace des informations sur la façon dont la rétroaction d'amortissement doit être adaptée.

Dans l'expérience, le mouvement mécanique d'un résonateur microtoroïdal a été détecté en continu à l'aide de la lumière laser circulant à l'intérieur du résonateur. En utilisant cette information, une force de rétroaction électrique qui était toujours en déphasage avec le mouvement instantané a été adaptée et appliquée - c'est-à-dire, lorsque le mouvement était dirigé vers le haut, la force de retour contrecarrait cela en poussant le tore vers le bas et vice versa. En utilisant la lumière laser ordinaire - classique -, cette technique est finalement limitée par le bruit quantique intrinsèque du laser sonde, et cela définit la limite classique de l'efficacité du refroidissement par rétroaction.

Comme le démontrent maintenant les chercheurs du DTU, cette limite peut être dépassée en utilisant la lumière comprimée d'ingénierie quantique. Dans l'expérience, une amélioration de plus de 12 % par rapport à la température limite classique a été obtenue. Cette amélioration a été limitée par des inefficacités du système spécifique entraînant une perte d'informations sur le mouvement mécanique. Le plein potentiel de la technique démontrée peut être déployé par application à des systèmes optomécaniques de pointe, tenant des promesses pour atteindre l'état fondamental quantique en mouvement d'un oscillateur mécanique dans des expériences à température ambiante. Atteindre cela ouvrirait la voie à une pléthore de nouvelles investigations optomécaniques de la physique quantique fondamentale et constituerait une étape cruciale vers le développement de nouvelles technologies quantiques pour la détection et le traitement de l'information basées sur des oscillateurs micromécaniques.