Sincronização de osciladores de ciclo limite acionados por spin levitados opticamente em vácuo

Exploramos, experimental e teoricamente, o surgimento de oscilações acopladas coerentes e sincronização entre um par de osciladores não-hermitianos, estocásticos e opto-mecânicos, levitados em vácuo. Cada oscilador consiste em uma microesfera de poliestireno presa em um feixe laser gaussiano polarizado circularmente e em contra-propagação. Forças azimutais não-conservativas, derivadas de spin óptico inumano, empurram as micro-partículas para fora do equilíbrio termodinâmico. Para potências ópticas modestas, cada partícula mostra uma tendência para a circulação orbital. Inicialmente, seu movimento estocástico é fracamente correlacionado. À medida que a potência aumenta, a tendência para a circulação orbital se fortalece e o movimento das partículas se torna altamente correlacionado. Eventualmente, forças centrípetas superam forças de gradiente óptico e os osciladores passam por uma bifurcação de Hopf coletiva. Para potências de laser que excedem esse limite, um par de ciclos limite aparece, que se sincronizam devido a interações ópticas e hidrodinâmicas fracas. Em princípio, arranjos de tais elementos não-hermitianos podem ser organizados, abrindo caminho para materiais topológicos opto-mecânicos ou, possivelmente, cristais de tempo clássicos. Além disso, a preparação de estados sincronizados na optomecânica levitada pode levar a novos e robustos sensores ou rotas alternativas para o emaranhamento de objetos macroscópicos.