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Optomechanical probing of heat-bath environment of a micromechanical harmonic oscillator

Trubarov, Alexey (2010) Optomechanical probing of heat-bath environment of a micromechanical harmonic oscillator.
Diplomarbeit, University of Vienna. Fakultät für Physik
BetreuerIn: Aspelmeyer, Markus

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DOI: 10.25365/thesis.10879
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-30489.16107.303966-0

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Abstract in English

Micromechanical resonators are playing an increasing role in experimental and theoretical quantum physics. Recent experiments are pushing micromechanical systems more and more towards the quantum regime. Theoretical predictions claim that the behaviour of resonators in the quantum regime crucially depends on their coupling to environment. Therefore the understanding of the environmental coupling is of great importance for understanding of the decoherence and the quantum behaviour of micromechanical systems. Theoretical part deals with the derivation of the dynamics of the mechanical oscillator linearly coupled to a general thermal bath and discusses the measurement of the mechanical system. Furthermore it provides corrections for wrong theoretical results found in the literature. The experimental part shows how information about the resonator’s environment can be obtained.

Schlagwörter in Englisch

quantum mechanics / environment / spectral density / harmonic oscillator / optomechanics / micromechanical / decoherence / thermal bath / langevin equations

Abstract in German

Mikromechanische Resonatoren spielen eine zunehmende Rolle in der experimentellen und theoretischen Quantenphysik. Jüngste Experimente bringen mikromechanische Systeme mehr und mehr in Richtung des Quantenregimes. Theoretische Prognosen sagen voraus, dass das Verhalten der Resonatoren im Quantenregime entscheidend von ihrer Kopplung an die Umgebung abhängt. Das Verständnis von der Kopplung an die Umgebung ist daher von großer Bedeutung für das Verständnis der Dekohärenz und des Verhaltens der mechanischen Quantensysteme. Theoretischer Teil befasst sich mit der Herleitung der Dynamik des mechanischen Oszillators linear gekoppelt an ein allgemeines thermisches Bad. Dabei wird ausgehend vom Caldeira-Leggett Modell Bewegungsgleichung aufgestellt und Spektraldichte des Bades eingeführt. Spektraldichte ist eine zentrale Größe bei der Beschreibung der Umgebung des mechanischen Systems. Es wird Abhängigkeit der messbaren Größen des mechanischen Oszillators von der Spektraldichte untersucht. Weiters wird deren Messprozess behandelt. Dies wird ermöglicht durch Kopplung des Oszillators an ein optisches Laserfeld. Durch Auslesen der optischen Quadraturen kann Dynamik des Oszillators und die Spekraldichte des Bades ausgelesen werden. Im experimentellen Teil der Diplomarbeit wird die Messung der optischen Quadraturen untersucht. Mit Methoden aus der mathematischen Statistik wird daraus Information über die Spektraldichte der Umgebung des mechanischen Oszillators gewonnen. Das Ergebnis ist eine negative Steigung der Spektraldichte für das konkrete mechanische System.

Schlagwörter in Deutsch

Quantenmechanik / Umgebung / Spektraldichte / harmonischer Oszillator / Optomechanik / mikromechanisch / Dekohärenz / thermisches Bad

Item Type: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Author: Trubarov, Alexey
Title: Optomechanical probing of heat-bath environment of a micromechanical harmonic oscillator
Umfangsangabe: 54 S.
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Physik
Publication year: 2010
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Aspelmeyer, Markus
Assessor: Aspelmeyer, Markus
Classification: 33 Physik > 33.23 Quantenphysik
33 Physik > 33.38 Quantenoptik, nichtlineare Optik
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik
33 Physik > 33.19 Theoretische Physik: Sonstiges
33 Physik > 33.62 Mechanische Eigenschaften, akustische Eigenschaften, thermische Eigenschaften
AC Number: AC08345536
Item ID: 10879
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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