Team indser stærk indirekte kobling i fjerne nanomekaniske resonatorer

Forskere ved University of Science and Technology i Kina har opnået en stærk indirekte kobling mellem fjerne fonontilstande ved at indføre en tredje resonator som en fononhulstilstand. Varierer resonansfrekvensen for fononhulstilstanden, koblingsstyrken mellem fjerne fonontilstande kan indstilles kontinuerligt. Forskerne har offentliggjort en artikel med titlen "Stærk indirekte kobling mellem grafenbaserede mekaniske resonatorer via et fononhulrum" i Naturkommunikation .

Med fordelene ved den lille størrelse, stabilitet og faktorer af høj kvalitet, nanomekaniske resonatorer anses for at være en lovende kandidat til opbevaring, manipulere og overføre oplysninger. Både klassisk og kvanteinformation kan kodes på fonontilstande for mekaniske resonatorer. Phonon -stater kan også overføre sådanne oplysninger.

Hovedproblemet ved brug af nanomekaniske resonatorer som informationsbærere er at opnå afstemt fononinteraktion på lang afstand. Den mest almindelige fremgangsmåde er at bruge optiske hulrum eller superledende mikrobølgeresonatorer som mediatorer. Imidlertid, forskellen mellem resonansfrekvenser af mekaniske resonatorer og optiske hulrum eller mikrobølge resonatorer er for stor. Også, det er svært at fremkalde et stærkt koblingsregime, da koblingsstyrkerne mellem dem er relativt små.

Med fokus på dette problem, forskere foreslog at anvende en mekanisk resonator til at fungere som et fononhulrum til at erstatte det optiske hulrum eller mikrobølgeresonatoren. Resonantfrekvenserne for fononhulrum og mekaniske resonatorer er i samme område. Dermed, disse tilstande kan kobles effektivt. Tidligere har gruppen realiserede en stærk kobling mellem tilstødende mekaniske resonatorer og kohærent manipulation af fonontilstande. Baseret på dette arbejde, forskerne designede og fremstillede en lineær kæde af tre grafenbaserede nanomekaniske resonatorer, som vist i fig. 1.

I denne enhed, resonansfrekvensen for hver resonator kan indstilles i et bredt område via lokale bundmetallåger, tillader forskerne at modulere koblingen mellem resonatorer i forskellige frekvensområder. De observerede tilstandsopdelingen af ​​hver nabo resonator, som er stærkt forbundet. Resultaterne danner grundlaget for koblingen mellem den første og den tredje resonator. Når centerresonatorens resonansfrekvens er indstillet tæt på sideresonatorernes, opdeling i høj tilstand kan observeres. De fandt ud af, at opdelingen kan indstilles via resonansfrekvensen for centerresonatoren.

Dette fænomen ligner Raman -processen inden for optik. Centerresonatoren kan betragtes som en formidlende tilstand, phonon modes af side resonatorer kan opnå effektiv kobling via udveksling af virtuelle fononer med den medierende tilstand (fig. 1). Ved hjælp af den teoretiske model af den optiske Raman -proces, de fandt sammenhængen mellem effektiv koblingsstyrke og afstemning. Eksperimentdata stemmer godt overens med de teoretiske resultater.

Undersøgelsen belyser undersøgelser af nanomekaniske resonatorer. Med udviklingen af ​​undersøgelserne om fonontilstande afkøling, dette arbejde danner grundlag for lagring og overførsel af kvanteinformation via fonontilstande.