Cross-Correlation Measurement of a Nanomechanical Oscillator Coupled to a Superconducting Cavity

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Sillanpää, Mika
dc.contributor.author Sulkko, Jaakko
dc.date.accessioned 2014-08-29T07:01:00Z
dc.date.available 2014-08-29T07:01:00Z
dc.date.issued 2014-08-19
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/13913
dc.description.abstract At macroscopic scale, the quantum mechanical behavior of objects is hidden from us due to quantum decoherence. Micro- and nanomechanical resonators are interesting candidates for the study and exploitation of the quantum mechanical degree of motion at a larger sizescale than that of atoms and molecules. The thermodynamical motion of these miniaturized oscillators can bee cooled to the ground state expected by quantum mechanics. Near the ground state, the quantum states can have sufficiently long lifetimes for the quantum nature to be revealed. In recent experiment, cavity optomechanical systems have been used to cool micro- and nanomechanical resonator to their ground state. In this approach, the mechanical resonator is usually coupled to an electromagnetic wave resonating in a cavity. The electromagnetic wave induces a force that can, in certain conditions, cool the mechanics. The mechanical resonator, in turn, modulates the electromagnetic wave in the cavity, and hence its motion can be detected from the electromagnetic field that escapes the cavity. In this work, I will study a cavity optomechanical system in which a doublyclamped beam resonator is capacitively coupled to a superconducting microwave cavity. I will explain the experimental aspects, such as the fabrication process and the measurement setup, in detail. From the theoretical point of view, I will explain the microwave cavity in detail, and briefly introduce the mechanical resonator and its coupling to the cavity. The main focus of this thesis is the measurement of the microwave signal that escapes the cavity and contains the mechanical information. More specifically, I will explore a cross-correlation technique as a means to reduce the averaging times needed in such measurements. en
dc.description.abstract Kvanttimekaanisia ilmiöitä ei havaita makroskooppisessa mittakaavassa dekoherenssin takia. Mikro- ja nanomekaaniset resonaattorit ovat mielenkiintoinen lähtökohta, kun kvanttimekaniikkaa halutaan tutkia ja käyttää atomi- ja molekyylimittakaavaa suuremmassa kokoluokassa. Näiden pienten resonaattoreiden terminen liike voidaan jäähdyttää kvanttimekaaniseen perustilaan. Tämä termisen kohinan vaimentaminen pidentää kvanttimekaanisten tilojen elinaikaa, joka puolestaan mahdollistaa kvanttimekaaniset ilmiöt. Viimeaikaisissa kokeissa mikro- ja nanomekaanisia resonaattoreita on jäähdytetty perustilaansa kytkemällä ne optisiin kaviteetteihin. Tällaisessa optomekaanisessa systeemissä mekaanisen resonaattorin liike kytkeytyy yleensä kaviteetin sisällä värähtelevään sähkömagneettiseen kenttään. Tietyissä tilanteissa tämä sähkömagneettinen kenttä voi aiheuttaa voiman, joka jäähdyttää mekaanista liikettä. Toisaalta resonaattorin liike moduloi sähkömagneettista kenttää, joten resonaattorin liikettä voidaan mitata kaviteetista vuotavasta sähkömagneettisesta signalista. Tässä työssä tutkitaan systeemiä, jossa nanomekaaninen resonaattori on kapasitiivisesti kytketty mikroalueella toimivaan suprajohtavaan kaviteettiin. Selitän näytteenvalmistuksen ja mittauslaitteiston tarkasti. Teen myös tarkan teoreettisen mallin kaviteetille ja annan lyhyen johdannon resonaattorin mekaniikalle ja kapasitiiviselle kytkeytymiselle. Keskityn työssä erityisesti kaviteetista vuotavan mikroaaltosignaalin mittaukseen, joka siis sisältää tietoa resonaattorin liikkeestä. Tutkin voidaanko ristikorrelaatioon perustuvia menetelmiä käyttää pienentämään tällaisissa mittauksissa tarvittavaa keskiarvoistusaikaa. fi
dc.format.extent 53 + 4
dc.language.iso en en
dc.title Cross-Correlation Measurement of a Nanomechanical Oscillator Coupled to a Superconducting Cavity en
dc.title Suprajohtavaan kaviteettiin kytketyn nanomekaanisen värähtelijän mittaus ristikorrelaatiolla fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö en
dc.contributor.school Perustieteiden korkeakoulu fi
dc.subject.keyword cross-correlation en
dc.subject.keyword power spectrum en
dc.subject.keyword optomechanics en
dc.subject.keyword mechanical resonators en
dc.subject.keyword ristikorrelaatio fi
dc.subject.keyword tehospektri fi
dc.subject.keyword optomekaniikka fi
dc.subject.keyword mekaaniset värähtelijät fi
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201408292564
dc.programme.major Teknillinen fysiikka fi
dc.programme.mcode F3005 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Sillanpää, Mika
dc.programme Teknillisen fysiikan ja matematiikan koulutusohjelma fi


Files in this item

Files Size Format View

There are no files associated with this item.

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account