Forskare vid University of Science and Technology i Kina har uppnått en stark indirekt koppling mellan avlägsna fononlägen genom att introducera en tredje resonator som ett fononkavitetsläge. Varierar resonansfrekvensen för fononkavitetsläget, kopplingsstyrkan mellan avlägsna fononlägen kan ställas in kontinuerligt. Forskarna har publicerat en artikel med titeln "Stark indirekt koppling mellan grafenbaserade mekaniska resonatorer via en fononkavitet" i Naturkommunikation .

Med fördelarna med liten storlek, stabilitets- och högkvalitetsfaktorer, nanomekaniska resonatorer anses vara en lovande kandidat för lagring, manipulera och överföra information. Både klassisk och kvantinformation kan kodas på fonontillstånd hos mekaniska resonatorer. Phonon -stater kan också överföra sådan information.

Huvudproblemet med att använda nanomekaniska resonatorer som informationsbärare är att uppnå avstämbar fononinteraktion på långt avstånd. Det vanligaste tillvägagångssättet är att använda optiska hålrum eller supraledande mikrovågsresonatorer som mediatorer. Dock, skillnaden mellan resonansfrekvenser hos mekaniska resonatorer och optiska hålrum eller mikrovågsresonatorer är för stor. Också, det är svårt att framkalla en stark kopplingsordning eftersom kopplingsstyrkorna mellan dem är relativt små.

Med fokus på detta problem, forskare föreslog att använda en mekanisk resonator för att fungera som en fononhålighet för att ersätta den optiska kaviteten eller mikrovågsresonatorn. Resonansfrekvenserna för fononkaviteter och mekaniska resonatorer ligger inom samma område. Således, dessa lägen kan effektivt kopplas. Tidigare, gruppen insåg stark koppling mellan angränsande mekaniska resonatorer och koherent manipulation av fononlägen. Baserat på detta arbete, forskarna designade och tillverkade en linjär kedja av tre grafenbaserade nanomekaniska resonatorer, som visas i fig. 1.

I den här enheten, resonansfrekvensen för varje resonator kan ställas in i ett brett intervall via lokala nedre metallportar, låta forskarna modulera kopplingen mellan resonatorer i olika frekvensområden. De observerade lägesdelningen för varje angränsande resonator, som är starkt kopplade. Resultaten utgör grunden för kopplingen mellan den första och den tredje resonatorn. När resonansfrekvensen för mittresonatorn är inställd nära den hos sidresonatorerna, höglägesuppdelning kan observeras. De fann att splittringen kan ställas in via resonansfrekvensen för mittresonatorn.

Detta fenomen liknar Raman -processen inom optik. Mittresonatorn kan ses som ett förmedlande tillstånd, fononlägena för sidresonatorer kan uppnå effektiv koppling via utbyte av virtuella fononer med det medierande tillståndet (fig. 1). Med hjälp av den teoretiska modellen för den optiska Raman -processen, de hittade sambandet mellan effektiv kopplingsstyrka och avstämning. Experimentdata stämmer väl överens med de teoretiska resultaten.

Studien belyser studier av nanomekaniska resonatorer. Med utvecklingen av studierna om fonontillstånd kylning, detta arbete utgör grunden för lagring och överföring av kvantinformation via fononlägen.