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納米光機械腔體為光量子通信鋪平了道路 巴西坎皮納斯州立大學（UNICAMP）的研究人員與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院（ETH Zurich）和荷蘭代爾夫特理工大學（TU Delft）的同事合作開展了一項研究，重點研究了納米光機械腔體在這方面的應用。這些納米級諧振器可促進高頻機械振動與電信業(yè)所用波長的紅外光之間的相互作用。 有關這項研究的文章最近發(fā)表在《自然-通訊》（Nature Communications）雜志上。  通過光域和機械域之間的相互作用，光在空腔內(nèi)直接散射到波導的過程示意圖。 架起超導電路與光纖之間的橋梁 "納米機械諧振器是超導電路和光纖之間的橋梁。超導電路是目前最有前途的量子計算技術之一，而光纖則通常被用作信息的長距離傳輸器，噪音小且無信號損失，"格列布-瓦塔金物理研究所（IFGW-UNICAMP）教授、文章最后一位作者蒂亞戈-阿萊格雷（Thiago Alegre）說。 阿萊格雷說，這項研究的關鍵創(chuàng)新之一是引入了耗散光機械學。傳統(tǒng)的光機械裝置依賴于純粹的色散相互作用，在這種情況下，只有局限在腔體內(nèi)的光子才能被有效地色散。在耗散光機械學中，光子可以直接從波導散射到諧振器。 在這項研究之前，耗散光機械相互作用僅在低機械頻率下得到證實，這就排除了光子（光學）和聲子（機械）領域之間量子態(tài)轉移等重要應用。這項研究首次證明了耗散光機械系統(tǒng)在機械頻率超過光學線寬的情況下運行。 "我們成功地將機械頻率提高了兩個數(shù)量級，并將光機耦合率提高了十倍。這為開發(fā)更有效的設備提供了非常廣闊的前景，"阿萊格雷說。 這些裝置是與代爾夫特理工大學合作制造的，其設計采用了半導體行業(yè)的成熟技術。納米硅梁懸浮在空中，可以自由振動，這樣紅外光和機械振動就同時被限制住了。橫向放置的波導允許光纖與空腔耦合，從而產(chǎn)生耗散耦合，這正是研究人員所展示成果的關鍵要素。 這項研究為量子網(wǎng)絡的構建提供了新的可能性。除了這一直接應用外，它還為未來的基礎研究奠定了基礎。阿萊格雷說："我們希望能夠單獨操縱機械模式，緩解光機械裝置中的光學非線性問題。" 相關鏈接：1.https://doi.org/10.1038/s41467-023-41127-7 2.https://phys.org/news/2023-12-paves-advanced-quantum-networks.html |
