康斯坦茨大学 用于增加驱动功率的振动纳米串(下图)光谱中的“卫星”
上部(绿色)和下部(蓝色)卫星的不同亮度对挤压强度进行编码(上部图像插入)
信用:威格集团 “挤压”在物理学中被用来提高测量仪器的分辨率
它可以抑制干扰噪声，从而更灵敏地检测到较小的信号
由康斯坦茨大学的物理学家伊娃·威格教授领导的团队现在已经能够展示如何用比现有方法更简单的方法来测量这种压缩态
此外，新方法允许在以前不可能进行这种测量的系统中检查压缩态
研究结果发表在本期《物理评论》上
挤压纳米串的热波动 在伊娃·韦格领导的纳米力学小组的实验中，振动的纳米机械弦谐振器的热波动受到挤压
纳米弦可以被认为是一根微小的吉他弦，比人的头发细一千倍，短一千倍
纳米机械系统，如正在研究的纳米串，是高精度测量仪器的有前途的候选对象
然而，它们的灵敏度在室温下自然受到限制
热能会产生热噪声，即弦的颤动，这限制了测量精度
系统在室温下不受控制的振动是基于热力学均分定理，这是经典物理学的一个基本原理
因此，在所谓的相空间的每个方向上，热噪声必须同样大
e
形成圆形分布
威格和她的博士生贾娜·胡贝尔在这种热噪声的基础上增加了一种强烈的驱动力
用这种方法，绳子被敲得很重
如果弦偏转得足够远，它就不再线性运动
这意味着使绳子偏转的力不再与把它拉回到原来位置的力成比例
由于违反了时间反转对称性，强驱动改变了热波动
在相空间中，它们看起来不再像一个圆，而是像一个椭圆:至少在一个方向上，它的直径，I
e
噪音变得非常小——受到挤压
伊娃·威格解释说:“理论上事先知道这种情况会发生，但从未如此清晰地测量过，因为这是一种相对微妙的影响。”
干扰因素 然而，直接在相空间中映射压缩态的方法并不总是有效的
这也适用于康斯坦茨研究人员研究的纳米串
传统的吉他弦一旦被拨动，只会来回摆动几百次，然后再次安静下来，而纳米弦则振动超过30万次
然而，这种高“机械质量”也使得琴弦对干扰非常敏感，例如最小的温度波动
在这些系统中，将压缩态测量为相空间中的椭圆是不可能的
因此，胡贝尔在她的测量中追求一个不同的概念
噪声不在整个相位空间中被检测，而仅在光谱上被分辨，即
e
根据其中出现的频率
除了驱动频率之外，频谱还显示了另外两个频率分量，一个在驱动器的左侧，一个在驱动器的右侧，它们被指定为热噪声
理论物理学家博士
康斯坦茨大学的吉安卢卡·拉塞利和沃尔夫冈·贝尔泽教授以及密歇根州立大学的马克·戴克曼教授
S
)，他们也参与了这项工作，已经准确地预测了这种进一步出现的频率
“但从来没有人见过它如此美丽
这与我们的机械质量如此之高，以至于我们能够以水晶般的清晰度来解决它有关，”伊娃·威格说
因此，这也是第一次看到这两个卫星信号的高度不同
在与吉安卢卡·拉塞利的密切合作下，胡贝尔能够证明这两颗卫星之间的强度差异——两颗卫星信号下的面积比——是压缩参数的直接量度，即
e
噪音被挤压的程度
“非常简单” “非常简单”是物理学家威格和戴克曼描述的方法，这种方法不仅可以在像这里的e这样的机械系统中进行压缩测量，还可以在广泛的系统中进行压缩测量——关键是它们质量高，驱动力强
甚至与量子力学系统有联系
此外，正如伊娃·威格和沃尔夫冈·贝尔泽一致强调的那样，“实验和理论之间有着迷人的一致性”
测量数据与康斯坦茨和密歇根州立大学的理论物理同事开发的模型完全吻合
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