量子エレクトロニクス

ハイゼンベルグの顕微鏡と呼ばれる思考実験は知っているであろうか。顕微鏡で物を見る際、我々は外部から光を当てて物体の散乱を観測する。この光が物体に反跳することで、正確に位置を測定しようとすればするほど物体の位置揺らぎが増えてしまうという思考実験である。不確定性関係を説明しようとしたこの思考実験は、現在では正確ではないことが分かっているが、このように物体の位置を電磁波によって測定する実験を記述するモデルとしてオプトメカニクス、もしくは共振器オプトメカニクスと呼ばれるモデルがある。共振器オプトメカニクスは、光によって物体の位置を測定する際の精度の限界、さらには光の反跳を利用することで、物体の振動を抑えて冷却する手法を与える。
本授業では、調和振動子の量子化のレビューから、熱浴と接した調和振動子の平衡状態における振る舞いから始め、共振器オプトメカニクスに関する講義を行い、標準量子限界や共振器冷却の理解を目指す。