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2020-03-05 16:58 |
中國(guó)科大等在納米諧振子的聲子模式相干操控方面取得進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭光燦團(tuán)隊(duì)在納米諧振子聲模相干操控方面取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)教授郭國(guó)平、副研究員宋驤驤、鄧光偉（現(xiàn)電子科技大學(xué)研究員）等人與美國(guó)加州大學(xué)默塞德分校教授田琳，以及本源量子公司合作，實(shí)現(xiàn)了空間上非直接連接的諧振子之間的聲子模式相干操控。相關(guān)研究成果以Coherent phonon dynamics in spatially separated graphene mechanical resonators 為題，發(fā)表在3月2日出版的《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上。 hcoZ5!LvT
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隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)可以利用表面聲波、納米諧振子等器件來(lái)產(chǎn)生、傳遞和操控少數(shù)甚至是單個(gè)聲子，并探索其在經(jīng)典和量子信息處理方面的應(yīng)用，其中諸多應(yīng)用均需要以實(shí)現(xiàn)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(guó)際上已有報(bào)道，但不相鄰聲子模式之間長(zhǎng)程可控的相干信息傳遞仍然是國(guó)際上一個(gè)尚未攻克的挑戰(zhàn)。針對(duì)這一難題，郭國(guó)平研究組圍繞納米諧振子中的聲子模式操控，在之前取得的近鄰諧振子及其相干操控的系列進(jìn)展(Nano Lett.16, 5456 (2016)；Nano Lett.17, 915 (2017))和靜態(tài)電學(xué)可調(diào)非近鄰諧振子耦合的工作(Nat. Commun. 9, 383 (2018))基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制備了三個(gè)石墨烯納米諧振子串聯(lián)耦合器件。利用石墨烯優(yōu)異的電學(xué)和力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)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(diào)強(qiáng)耦合。通過(guò)樣品結(jié)構(gòu)和測(cè)量方案的優(yōu)化，耦合強(qiáng)度和品質(zhì)因數(shù)相比于之前的工作分別有一個(gè)和兩個(gè)量級(jí)的提升，協(xié)同系數(shù)達(dá)到107，比國(guó)際上已報(bào)道的結(jié)果高出數(shù)個(gè)量級(jí)。在同時(shí)實(shí)現(xiàn)可調(diào)性能強(qiáng)、耦合強(qiáng)度高、相干性能好的基礎(chǔ)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(xué)調(diào)控性能。 +5Ju `Z
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該工作首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)非近鄰聲子模式之間的可控相干操控，為進(jìn)一步利用納米諧振子器件中的聲子模式來(lái)進(jìn)行信息的相干存儲(chǔ)和相干傳遞創(chuàng)造了條件，拓展了基于納米聲學(xué)的聲光電一體化器件的可能性。審稿人評(píng)價(jià)“這些結(jié)果明顯超越了現(xiàn)有諧振子在經(jīng)典區(qū)域中的相干操作水平”。隨著基態(tài)冷卻技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該成果也將為量子區(qū)域聲子態(tài)的電學(xué)操控，以及基于聲子體系的新型雜化量子信息器件的研發(fā)提供新的途徑。 :OV6R ,
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