中國科大在納米諧振子的聲子模式相干操控方面取得重要進展

                              發布時間:2020-03-05

                              近日,我校郭光燦院士團隊在納米諧振子聲模相干操控方面取得重要進展足彩外围平台_外围足彩平台。該團隊郭國平教授足彩外围平台_外围足彩平台足彩外围平台_外围足彩平台、宋驤驤副研究員、鄧光偉副研究員(現電子科技大學研究員)等人與美國加州大學莫塞德分校田琳教授,以及本源量子公司合作,實現了空間上非直接連接的諧振子之間的聲子模式相干操作。相關研究成果以“Coherent  phono dynamics  in  spatially separated graphene mechanical resonators”為題,發表在3月2日出版的《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)上足彩外围平台_外围足彩平台。

                                  隨著納米技術的快速發展,人們發現可以利用表面聲波、納米諧振子等器件來產生、傳遞和操縱少數甚至是單個聲子,并探索其在經典和量子信息處理方面的應用,其中諸多應用均需要以實現不同諧振模式之間的相干操控為前提??臻g上近鄰耦合諧振子聲子模式的研究,國際上已有報道足彩外围平台_外围足彩平台,但不相鄰聲子模式之間長程可控的相干信息傳遞仍然是國際上一個尚未攻克的挑戰。針對這一難題足彩外围平台_外围足彩平台,郭國平教授研究組圍繞納米諧振子中的聲子模式操控足彩外围平台_外围足彩平台,在之前取代的近鄰諧振子及其相干操控的系列進展(Nano Lett.16,5456(2016);Nano Lett.17,915(2017)和靜態電學可調非近鄰諧振子耦合的工作(Nat.Commun.9,383(2018))基礎上,設計制備了三個石墨烯納米諧振子串聯耦合器件。利用石墨烯優異的電學和力學性能,實現了以中間諧振子作為傳遞媒介,兩端非近鄰諧振子聲子模式之間的可調強耦合。通過樣品結構和測量方案的優化,耦合強度和品質因數相比于之間的工作分別有一個和兩個量級的提升足彩外围平台_外围足彩平台,協同系數達到107,比國際上已報道的結果高出數個量級。在同時實現可調性能強、耦合強度高足彩外围平台_外围足彩平台、相干性能好的基礎上,課題組演示了非近鄰諧振子聲子模式的Rabi振蕩、Ramsey干涉及其電學調控性能。

                              圖1(a)樣品電子顯微鏡側視圖足彩外围平台_外围足彩平台,懸浮部分為石墨烯條帶。(b)非近鄰納米級諧振子間的Rabi振蕩圖樣足彩外围平台_外围足彩平台。(c)非近鄰納米級諧振子間的Ramsey干涉足彩外围平台_外围足彩平台。

                                  該工作首次在實驗上實現非近鄰聲子模式之間的可控相干操控,為進一步利用納米諧振子器件中的聲子模式來進行信息的相干存儲和相干傳遞創造了條件,拓展了基礎納米聲學的聲光電一體化器件的可能性。審稿人評價“這些結果明顯超越了現在諧振子在經典區域中的相干操作水平(These results clearly go beyond what has been achieved thus far on the coherent manipulation of resonators in the classial regime)”足彩外围平台_外围足彩平台。隨著基態冷卻技術的進一步發展,以及基于聲子體系的新型雜化量子信息器件的研究提供新的途徑足彩外围平台_外围足彩平台。

                                  文章共同第一作者為中科院量子信息重點實驗室張拙之博士后、宋驤驤副研究員和羅剛博士后。該工作得到了科技部足彩外围平台_外围足彩平台、國家自然科學基金委足彩外围平台_外围足彩平台、中國博士后科學基金會和安徽省的資助。部分樣品加工流程在中國科學技術大學微納研究與制造中心完成足彩外围平台_外围足彩平台足彩外围平台_外围足彩平台。

                                  文章鏈接:https://www.pnas.org/content/early/2020/02/28/1916978117


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