Christoffer Bo Møller

A thesis for the degree of Doctor of Philosophy defended February 2018.

The PhD School of Science, Faculty of Science, Quantum Optics, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen

Supervisor:
Prof. Eugene S. Polzik

Quantum Back-Action Evasion in a Hybrid Spin-Optomechanical System

Denne afhandling omhandler konstruktionen af et hybridsetup, bestående af et optomekanisk system, samt et atomart spin-ensemble, som ved hjælp af en optisk forbindelse tillader en kvantetilbagekoblingsundvigende måling af mekanisk bevægelse.

Det optomekaniske system består af en 500 μm× 500 μm× 60nm SiN-membran
under højt stress, placeret i midten af et uopløst, høj-finesse, ensidet optisk kavitet.

Kaviteten er placeret i en kryostat der opereres ved 4.4K. Bevægelsen af den dielektriske membran modulerer kavitetens resonansfrekvens, og dermed det optiske felt i kaviteten. Dette kobler lysets frihedsgrader med bevægelsen af mekanikken, hvilket tillader præcise udlæsninger af den mekaniske bevægelse ved måling af lyskvadraturerne udsendt fra kaviteten.

Grænsen for følsomheden hvormed bevægelsen kan udlæses uden at forstyrre systememet sættes af kvantetilbagekoblingen forårsaget af det undersøgende lys på den mekaniske bevægelse..