Sammenhængende fonondynamik realiseret i rumligt adskilte mekaniske resonatorer

En forskningsgruppe ledet af prof. Guo Guoping, Sang Xiangxiang, Deng Guangwei (nu hos UESTC), fra University of Science and Technology of China (USTC) fra det kinesiske videnskabsakademi, i samarbejde med prof. Tian Lin fra University of California, Merced, og Origin Quantum Company Limited, gjort fremskridt inden for nanomekaniske resonatorer. De indså sammenhængende fononmanipulationer inden for rumligt adskilte mekaniske resonatorer. Undersøgelsen blev offentliggjort online i PNAS .

Med den hurtige udvikling af nanoteknologi, enheder som overfladeakustiske bølgeresonatorer og nanomekaniske resonatorer viser sig at være egnede til generering, opbevaring, og manipulation af få eller endda enkelt fonon, som yderligere kan anvendes i både klassisk og kvanteinformationsproces. Realiseringen af ​​de forskellige applikationer kræver sammenhængende manipulation mellem forskellige fonontilstande.

Sammenhængende manipulationer inden for tilstødende fonontilstande er tidligere blevet rapporteret, mens kontrollerbar kohærent informationsoverførsel mellem rumligt adskilte fonontilstande, forbliver teknisk udfordrende. Med fokus på dette mål, forskerne designede en ny enhed baseret på deres tidligere præstationer.

Udnytter fordelene ved grafens ekstraordinære elektroniske og mekaniske egenskaber, de indså, at en afstemt stærk kobling mellem ikke-tilstødende fonontilstande, medieret af den midterste fonetilstand. Ved at forbedre prøvestrukturdesign og måleteknik, koblingsstyrkerne og kvalitetsfaktorerne forstærkes med en og to størrelsesordener, henholdsvis, sammenlignet med deres tidligere arbejde. Kooperativiteten når 107, som er flere størrelsesordener højere end andre værker.

Med kombinerede egenskaber med høj indstillelighed, stor koblingsstyrke, og fremragende sammenhæng, forskerne demonstrerede elektrisk indstillelige Rabi-svingninger og Ramsey-forstyrrelser mellem ikke-tilstødende fonontilstande i dette system.

Denne undersøgelse er den første eksperimentelle erkendelse af afstemt kohærent fonondynamik mellem ikke-tilstødende fonontilstande. Det viser nye muligheder for informationslagring og behandling ved hjælp af fonon -tilstande i nanomekaniske resonatorer, og hybridenheder baseret på nanofononik.

"Disse resultater går klart ud over, hvad der hidtil er opnået med den sammenhængende manipulation af resonatorer i det klassiske regime, "sagde korrekturlæserne af denne undersøgelse. Ved at drage fordel af køleteknologierne, denne undersøgelse kaster også lys over sammenhængende manipulationer af fononer i kvanteregimet og udvikling af fononbaserede nye kvanteenheder.