En forskargrupp ledd av professor Guo Guoping, Song Xiangxiang, Deng Guangwei (nu på UESTC), från University of Science and Technology of China (USTC) vid den kinesiska vetenskapsakademin, i samarbete med prof. Tian Lin från University of California, Merced, och Origin Quantum Company Limited, gjort framsteg inom nanomekaniska resonatorer. De realiserade koherenta fononmanipulationer inom rumsligt separerade mekaniska resonatorer. Studien publicerades online i PNAS .

Med den snabba utvecklingen av nanoteknik, enheter som akustiska ytvågsresonatorer och nanomekaniska resonatorer har visat sig vara lämpliga för generering, lagring, och manipulering av få eller till och med enstaka fononer, som kan tillämpas ytterligare i både klassisk och kvantinformationsprocess. Förverkligandet av de olika applikationerna kräver koherent manipulation mellan olika fononlägen.

Koherenta manipulationer inom angränsande fononlägen har rapporterats tidigare, medan kontrollerbar koherent informationsöverföring mellan rumsligt separerade fononlägen, är fortfarande tekniskt utmanande. Med fokus på detta mål, forskarna designade en ny enhet baserad på deras tidigare prestationer.

Att dra nytta av grafens extraordinära elektroniska och mekaniska egenskaper, de insåg avstämbar stark koppling mellan icke-angränsande fononlägen, medierad av mittfononläget. Genom att förbättra provstrukturdesign och mätteknik, kopplingsstyrkorna och kvalitetsfaktorerna förstärks med en och två storleksordningar, respektive, jämfört med deras tidigare arbete. Kooperativiteten når 107, vilket är flera storleksordningar högre än andra verk.

Med kombinerade egenskaper med hög avstämbarhet, stor kopplingsstyrka, och utmärkt sammanhållning, forskarna visade elektriskt avstämbara Rabi-oscillationer och Ramsey-störningar mellan icke-angränsande fononlägen i detta system.

Denna studie är den första experimentella realiseringen av avstämbar koherent fonondynamik mellan icke-angränsande fononlägen. Det visar nya möjligheter för informationslagring och bearbetning med hjälp av fononlägen i nanomekaniska resonatorer, och hybridenheter baserade på nanofonik.

"Dessa resultat går helt klart utöver vad som hittills har uppnåtts på den sammanhängande manipulationen av resonatorer i den klassiska regimen, " sa granskarna av denna studie. Genom att dra fördelar av kyltekniken, denna studie kastade också ljus över koherenta manipulationer av fononer i kvantregimen och utveckling av fononbaserade nya kvantanordningar.