这项研究为先进量子网络的发展铺平了道路

发布时间:2023-12-12 20:00:03.000Z

在从微波到红外的电磁波谱波段内相干传输信息的能力对于用于计算和通信的先进量子网络的发展至关重要。巴西坎皮纳斯州立大学(UNICAMP)的研究人员与瑞士苏黎世联邦理工学院和荷兰代尔夫特理工大学的同事合作进行了一项研究,重点研究了为此目的使用纳米光学机械。这些纳米级谐振器促进高频机械振动与电信行业使用的波长红外光之间的相互作用。关于这项研究的一篇文章发表在《自然通讯》杂志上。

通过光域和机械域之间的相互作用,光在空腔内直接散射波导的过程示意图。资料来源:André Garcia Primo/UNICAMP

 

“纳米机械谐振器是超导电路和光纤之间的桥梁。超导电路目前是量子计算最有前途的技术之一,而光纤通常被用作信息的长距离传输器,噪音很小,没有信号损失,”格莱布瓦塔hin物理研究所(IFGW-UNICAMP)的教授、该文章的最后作者蒂亚戈阿雷格里说。根据Alegre的说法,这项研究的关键创新之一是引入了耗散光力学。传统的光机械器件依赖于纯粹的色散相互作用,只有被限制在腔中的光子才能有效地分散。在耗散光力学中,光子可以直接从波导散射到谐振器。“因此,光声相互作用可以得到更严格的控制,”他说。在此研究之前,耗散光力学相互作用仅在低机械频率下被证明,排除了光子(光学)和声子(机械)域之间的量子态转移等重要应用。该研究展示了第一个在机械频率超过光线宽的情况下工作的耗散光机械系统。“我们成功地将机械频率提高了两个数量级,并实现了光机耦合率的十倍提高。这为开发更有效的设备提供了非常有希望的前景,”Alegre说。量子网络该设备是与代尔夫特理工大学合作制造的,旨在使用半导体行业公认的技术。纳米硅梁被悬空并自由振动,从而使红外光和机械振动同时受到限制。横向放置的波导允许光纤与腔体的耦合,从而产生耗散耦合,这是研究人员提出的结果的关键因素。这项研究为构建量子网络提供了新的可能性。除了这个直接的应用之外,它还为未来的基础研究奠定了基础。“我们希望能够单独操纵机械模式,并减轻光机械设备中的光学非线性,”Alegre说。

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