新(xin)華社合(he)肥1月28日(ri)電 記者從(cong)中(zhong)國(guo)科(ke)學(xue)技術大(da)學(xue)獲悉(xi),該校教(jiao)授(shou)郭國(guo)平、副(fu)研究(jiu)員鄧光(guang)偉等人和(he)美國(guo)加州大(da)學(xue)默塞德分校教(jiao)授(shou)田琳合(he)作,在非(fei)近(jin)鄰的(de)石墨烯納米(mi)諧(xie)振(zhen)(zhen)子(zi)(zi)之(zhi)間(jian)開創性地引入第三個諧(xie)振(zhen)(zhen)子(zi)(zi)作為聲子(zi)(zi)腔模(mo),成功實現了遠程強耦合(he),為以聲子(zi)(zi)模(mo)式作為載體進行量子(zi)(zi)信息(xi)存儲和(he)傳輸創造了條件。國(guo)際權威學(xue)術期(qi)刊(kan)《自然·通訊》1月26日(ri)發表了該成果。
納米諧(xie)振子具(ju)有尺寸小(xiao)、穩定性好、品質(zhi)因(yin)子高等優點,是信(xin)息(xi)存儲、操控(kong)和傳輸(shu)的優良載體。經(jing)典和量子信(xin)息(xi)都(dou)可(ke)以被編碼在諧(xie)振子的聲(sheng)子態上,聲(sheng)子態也可(ke)以用于傳輸(shu)這些信(xin)息(xi)。實現該方(fang)案的一個主要難題是如何在長距離上實現可(ke)調的聲(sheng)子相(xiang)互作(zuo)用,近年來國際學界嘗試采用光學腔(qiang)(qiang)或超導微(wei)波(bo)腔(qiang)(qiang)作(zuo)為(wei)傳遞耦(ou)(ou)合(he)的媒介,但(dan)由(you)于頻(pin)率相(xiang)差(cha)巨大且耦(ou)(ou)合(he)強度通常較(jiao)小(xiao),很難達到強耦(ou)(ou)合(he)區間(jian)。
針(zhen)對(dui)這一難題,郭(guo)國(guo)平研(yan)究組提出利用諧(xie)(xie)振(zhen)子(zi)(zi)本(ben)身作為聲子(zi)(zi)腔(qiang)模來代替光(guang)腔(qiang)或微波腔(qiang)的(de)設想,并設計和制備了3個石(shi)墨烯(xi)納(na)米諧(xie)(xie)振(zhen)子(zi)(zi)的(de)串聯結構。在這個器件中(zhong),每個諧(xie)(xie)振(zhen)子(zi)(zi)的(de)諧(xie)(xie)振(zhen)頻率可以(yi)通(tong)過各(ge)自底部的(de)金屬電(dian)極進行大幅度調(diao)節(jie)。實驗證明,在該串聯結構中(zhong)近(jin)鄰諧(xie)(xie)振(zhen)子(zi)(zi)可以(yi)達(da)到(dao)強(qiang)耦合區(qu)間,當把中(zhong)間諧(xie)(xie)振(zhen)子(zi)(zi)的(de)頻率調(diao)到(dao)接近(jin)于(yu)兩端諧(xie)(xie)振(zhen)子(zi)(zi)的(de)共振(zhen)頻率時,兩端諧(xie)(xie)振(zhen)子(zi)(zi)之(zhi)間出現了很大的(de)模式劈裂(lie),而且劈裂(lie)值可以(yi)通(tong)過控制中(zhong)間諧(xie)(xie)振(zhen)子(zi)(zi)的(de)頻率進行大范(fan)圍調(diao)控。
使(shi)用光學拉曼過程的(de)理論分析,研究團隊(dui)獲(huo)得(de)了兩端諧(xie)振子的(de)等(deng)效(xiao)耦合強度及其隨著失諧(xie)量的(de)變化關系,實驗發現測量到的(de)等(deng)效(xiao)耦合與理論結果吻合得(de)非常好。
據介紹(shao),這個實驗首次實現(xian)了石墨烯納(na)米(mi)諧振子(zi)中的非近鄰耦合,對于機(ji)電諧振子(zi)領域的研究具(ju)有(you)重要的推動(dong)意(yi)義,為以聲子(zi)模式作為載體(ti)進行量子(zi)信息的存儲和傳(chuan)輸(shu)創造了條件。