近日，我校物理与光电工程学院付号研究员与李勇教授团队在国际期刊《SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy》（JCR Q1，中科院1区Top期刊）发表了题为“Optimal squeezed cooling of a mechanical oscillator using measurement-based vector feedback”的研究论文。

机械振子的冷却是发展高灵敏度的力学精密测量器件、探索宏观体系量子效应的基础。受腔光力学研究的推动，以高灵敏度位移测量为基础的反馈冷却技术近年来得到了快速发展，已经被广泛用于各种类型机械振子的高效冷却，被认为是一种能够在室温条件下将机械振子冷却至其振动量子基态的重要方法。但是，由于在机械振子的位移测量中不可避免地存在测量噪声，它会以力噪声的形式反馈作用于机械振子上，使得反馈冷却的极限最终受限于位移测量的精度。

该研究将基于测量的反馈控制技术与振动压缩技术相结合，展示了一种机械振子的压缩冷却新方案，突破了位移测量精度对反馈冷却的限制。并通过发展矢量反馈系统对机械振子的两个正交振动分量进行独立反馈控制，实现了机械振子的最佳压缩冷却。研究表明，压缩冷却技术兼具了反馈冷却的高效性与振动压缩在突破反馈冷却极限方面的能力，可以有效降低机械振子的热噪声，提高其力学传感灵敏度。主要研究结果如下：

图1. (a)矢量反馈系统示意图；(b)光囚禁下的机械振子热振动谱； (c)最佳压缩冷却的实现。

该研究得到了国家自然科学基金（U2130117、12074030、12274107、U1930403、U1930402、12088101）、湖北省自然科学基金（2020CFB830）和海南大学科研基金（KYQD(ZR)22170和KYQD(ZR)23010）等项目的资助。海南大学为第一完成单位，我校物理与光电工程学院博士后龚志成为论文第一作者，付号研究员为论文通讯作者。中国工程物理研究院研究生院孙昌璞院士、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的工程师毛添华和谌成渝博士参与了该研究工作。

论文链接：https://www.sciengine.com/SCPMA/doi/10.1007/s11433-022-2086-6

撰稿人：龚志成

审核人：杨玮枫