在從微波到紅外的電磁頻譜波段內(nèi)相干地傳輸信息的能力對(duì)于計(jì)算和通信中使用的先進(jìn)量子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展至關(guān)重要。

巴西坎皮納斯州立大學(xué) (UNICAMP) 的研究人員與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院和荷蘭代爾夫特理工大學(xué)的同事合作進(jìn)行了一項(xiàng)研究，重點(diǎn)關(guān)注為此目的使用納米光機(jī)械腔。這些納米級(jí)諧振器促進(jìn)高頻機(jī)械振動(dòng)與電信行業(yè)使用的波長的紅外光之間的相互作用。

有關(guān)該研究的文章 發(fā)表在《自然通訊》 雜志上 。

“納米機(jī)械諧振器充當(dāng)超導(dǎo)電路和光纖之間的橋梁。超導(dǎo)電路是目前量子計(jì)算中最有前途的技術(shù)之一，而光纖通常用作長距離信息傳輸器，噪音很小，沒有信號(hào)損失，” 格萊布瓦塔欣物理研究所 (IFGW) 教授蒂亞戈·阿萊格里 ( Thiago Alegre ) 說-UNICAMP)和文章的最后一位作者。

Alegre 表示，該研究的關(guān)鍵創(chuàng)新之一是引入了耗散光力學(xué)。傳統(tǒng)的光機(jī)械設(shè)備依賴于純粹的色散相互作用，其中只有限制在腔內(nèi)的光子才能有效地色散。在耗散光力學(xué)中，光子可以直接從波導(dǎo)散射到諧振器。“因此可以更嚴(yán)格地控??制光聲相互作用，”他說。

在這項(xiàng)研究之前，耗散光機(jī)械相互作用僅在低機(jī)械頻率下得到證明，排除了重要的應(yīng)用，例如光子(光學(xué))和聲子(機(jī)械)域之間的量子態(tài)轉(zhuǎn)移。該研究證明了第一個(gè)在機(jī)械頻率超過光學(xué)線寬的情況下運(yùn)行的耗散光機(jī)械系統(tǒng)。“我們成功地將機(jī)械頻率提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，并將光機(jī)耦合率提高了十倍。這為開發(fā)更有效的設(shè)備提供了非常有希望的前景，”阿萊格里說。

量子網(wǎng)絡(luò)

這些設(shè)備是與代爾夫特理工大學(xué)合作制造的，旨在使用半導(dǎo)體行業(yè)成熟的技術(shù)。納米硅梁懸浮并自由振動(dòng)，從而同時(shí)限制紅外光和機(jī)械振動(dòng)。橫向放置的波導(dǎo)允許光纖與腔體耦合，從而產(chǎn)生耗散耦合，這是研究人員提出的結(jié)果的關(guān)鍵因素。

這項(xiàng)研究為構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)提供了新的可能性。除了這種直接應(yīng)用之外，它還為未來的基礎(chǔ)研究奠定了基礎(chǔ)。“我們希望能夠單獨(dú)操縱機(jī)械模式并減輕光機(jī)械設(shè)備中的光學(xué)非線性，”阿萊格里說。