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Materials Physics (Master of Science) >>

Physikalisches Wahlfach: Theory of Cavity Optomechanics (PW)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Elective Course in Physics: Theory of Cavity Optomechanics)
(Prüfungsordnungsmodul: Materials physics elective course)

Modulverantwortliche/r: Florian Marquardt
Lehrende: Florian Marquardt


Startsemester: SS 2015Dauer: 1 SemesterTurnus: unregelmäßig
Präsenzzeit: 60 Std.Eigenstudium: 90 Std.Sprache: Englisch

Lehrveranstaltungen:


Inhalt:

Contents:

  • Radiation Forces; General setting, general optomechanical Hamiltonian, many examples; Outlook: Possible Applications; Wider context: NEMS, Ions, etc.

  • Example: Photons and Phonons Scattering; Overview: Linearized optomechanical Hamiltonian, various regimes

  • Mechanical resonators; Optical resonators (including Input-Output Formalism from quantum optics)

  • Linearization, more slowly (rotating frame, shift); Eqs. of motion after linearization

  • Changed properties of mechanics and light; Static properties: optical potential, bistability; Dynamical properties: Optical Spring / Optomechanical Damping Rate

  • Strong Coupling; Optomech. Induced Transparency / amplification

  • Cooling

  • Classical nonlinear dynamics: Instability, Attractor diagram, Chaotic dynamics

  • More detailed overview: Experimental Systems

  • Measurement: weak measurements (including standard quantum limit SQL), Force/Acceleration msmts, feedback cooling, pulsed msmts, single-quadrature msmts, x2 msmt

  • Quantum Optomechanics: Manipulation of mechanics, Manipulation of light, Optomechanical entanglement, Quantum protocols, Nonlinear quantum optomechanics

  • Foundational Aspects

  • Multimode Optomechanics: Optomechanical Arrays, Bandstructure, Slow Light, Photon Shuttle, Magnetic Fields, Topological Phases, Synchronization, Enhanced single-photon interaction

  • Hybrid Systems, Coupling to Qubits, Various other applications

Lernziele und Kompetenzen:

Learning goals and competences:
Students

  • explain the relevant topics of the lecture

  • apply the methods to specific examples

Literatur:

Literature:

  • Review "Cavity optomechanics”, Markus Aspelmeyer, Tobias Kippenberg, and Florian Marquardt, Reviews of Modern Physics 86, 1391 (2014)

  • Les Houches Lecture Notes “Quantum Optomechanics” (from lectures in 2011): A chapter in the book Quantum Machines: Measurement and Control of Engineered Quantum Systems, eds. Michel Devoret, Benjamin Huard, Robert Schoelkopf, and Leticia F. Cugliandolo, Oxford University Press 2014

  • Book: Cavity Optomechanics: Nano- and Micromechanical Resonators Interacting with Light, Editors: Markus Aspelmeyer, Tobias J. Kippenberg, Florian Marquardt, Springer 2014.


Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

  1. Materials Physics (Master of Science)
    (Po-Vers. 2015s | Master examination | Materials physics elective course)
Dieses Modul ist daneben auch in den Studienfächern "642#65#H", "Materialphysik (Bachelor of Science)", "Physics (Master of Science)", "Physik (1. Staatsprüfung für das Lehramt an Gymnasien)", "Physik (Bachelor of Science)", "Physik (Master of Science)" verwendbar. Details

Studien-/Prüfungsleistungen:

Physikalisches Wahlfach: Theory of Cavity Optomechanics (Prüfungsnummer: 378629)
Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet
Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: SS 2015
1. Prüfer: Florian Marquardt

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