中科大完成相干声子动力学而且证明了声子之间的信息传递

中国科学院中国科学技能大学郭国平教授、宋骧骧教授、邓光伟（现就职于电子科技大学）与加州大学默塞德分校田琳教授和Origin量子有限公司协作，在纳米机械谐振器方面获得了重要开展。他们在空间别离的机械谐振器中完成了相干声子操作，其研讨效果宣布在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。跟着纳米技能的飞速开展，声表面波谐振器和纳米机械谐振器等器材：

被发现适合于少量声子乃至单个声子的发生、存储和操作，能够进一步运用于经典和量子信息处理中。各种运用的完成需求不同声子模式之间的相干操作。曾经现已报导过相邻声子模式之间的相干操作，而空间别离声子模式之间可控的相干信息传输在技能上依然具有挑战性。环绕这一方针，研讨人员在之前效果的根底上规划了一种新装置。运用石墨烯特别的电子和力学性质，完成了中心声子模介导的非相邻声子模之间的可调谐强耦合。

（上图所示）经过正方形晶格传达的声子（原子位移被大大扩大）。图片：Wikipedia

经过改善样品结构规划和测验技能，耦合强度和品质因数别离比曾经的作业提高了一个数量级和两个数量级。协作系数到达107，比其他著作高出几个数量级。因为具有高可调谐性、大耦合强度和杰出的相干性，研讨人员展现了该体系中：非相邻声子模之间的电调谐拉比振动和拉姆齐干与。本研讨初次在试验上完成了非相邻声子模间的可调谐相干声子动力学。

（上图所示）具有三个根据石墨烯纳米机械谐振器链的设备架构示意图和扫描电子显微镜图画。图片：University of Science and Technology of China

展现了运用纳米机械谐振器中的声子模式进行信息存储和处理的新可能性，以及根据纳米声子学的混合器材。研讨人员标明：这些成果明显超出了迄今为止在经典体系中对谐振器相干操作所获得的成果。运用冷却技能的优势，本研讨也为声子在量子区的相干操作和根据声子的新式量子器材开展供给了启示。纳米技能的加快速度进行开展，使得运用长寿命振动声子模进行经典和量子信息处理成为可能。

（上图所示）（a）样品电子显微镜侧视图，悬浮部分为石墨烯条带。（b）非近邻纳米级谐振子间的Rabi振动图样。（c）非近邻纳米级谐振子间的Ramsey干与。图片：中国科学技能大学

虽然在曩昔的十年中不断尽力，但可调谐声子介导的信息，在远距离声子模式之间的传递和处理在技能上依然具有挑战性。运用石墨烯优异的电学和力学性质，能够在空间别离的石墨烯机械谐振器之间完成电调谐的相干声子动力学。门可控的谐振频率、耦合强度和相干声子动力学标明，以振动模式编码的信息能够在空间别离的谐振器之间存储、传输和操作。本研讨效果不只证明了声子之间的信息传递，而且为根据声子的可弹性信息处理供给了根底。

博科园｜研讨/来自：中国科学院/刘佳

参阅期刊《美国国家科学院院刊》

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