Propriétés basse température et amortissement par les systèmes à deux niveaux de résonateurs nanomécaniques en aluminium

Low temperature properties and Two-Level-Systems damping of aluminium nanomechanical resonators

• Auteur / Autrice : Baptiste Alperin
• Direction : Eddy Collin, Andrew Fefferman
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique de la Matière Condensée et du Rayonnement
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Néel

Mots clés

Mots clés libres

Basses températures

Système à deux niveaux

Résonateurs nanomécaniques

Low temperatures

Two level systems

Nanomechanical resonators

Résumé

Lorsqu'ils sont refroidis à des températures ultra-basses, les résonateurs nanomécaniques subissent apparemment un bruit de force stochastique dont l'origine est inconnue. Le bruit de force apparente interfère avec l'observation du mouvement thermique de l'élément mécanique. Ceci est une nuisance qui empêche une démonstration de refroidissement à l'état fondamental des cordes doublement serrées sans amortissement optomécanique. Dans le même temps, le bruit de force est d'un intérêt fondamental considérable en raison des vibrations de grande amplitude qu'il crée. À 10 mK, les vibrations sont jusqu'à mille fois plus importantes que celles attendues des fluctuations thermiques. L'étudiant étudiera la dépendance du bruit de force sur la conception de l'échantillon, la température de l'échantillon et le champ électrique local afin d'élucider le mécanisme sous-jacent à ce phénomène.

Microwave optomechanics is a powerful technique for measuring the thermal vibrations of nanomechanical modes all the way down to the quantum ground state. However, not all of the observed phenomena can be explained in the framework of optomechanical theory. When cooled to ultra-low temperatures, nanomechanical resonators apparently experience a stochastic force noise whose origin is unknown. The apparent force noise interferes with observation of thermal motion of the mechanical element. This is a nuisance that precludes a demonstration of ground state cooling of doubly-clamped strings without optomechanical damping. At the same time, the force noise is of tremendous fundamental interest due to the large amplitude vibrations that it creates. At 10 mK, the vibrations are as much as a thousand times larger than those expected from thermal fluctuations. The dependence of the force noise on sample design, sample temperature and local electric field will be investigated in order to elucidate the mechanism underlying this phenomenon.