我国科学家成功实现两个串联碳纳米管谐振器的强耦合_环球国际

发布时间:2021-03-17    来源:环球体育网站 nbsp;   浏览:72328次

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智能硬件网络记者近日从中国科学技术大学获悉,中国科学院院士郭光灿领导的中国科学院量子信息重点实验室在基于碳纳米管的纳米机电系统(NEMS )方面取得了系列最重要的进展。 该实验室固体量子芯片组郭国平研究组与清华大学姜开利研究组等合作,顺利地构建了两个串联碳纳米管谐振器的强耦合、碳纳米管谐振器中两种模式的强耦合,利用该耦合相关成果分别公开在国际权威杂志《纳米快报》和《纳米尺度》上。

碳纳米管由于其较好的电性能、优良的力学性能,近年来普遍应用于纳米机电系统的相关研究,在质量、微力、气体、偏移量等物理量的测量中也有广泛的应用前景。 特别是碳纳米管谐振器的机械模式与单分子磁铁、单电子电荷及磁矩等物理量具有很强的耦合,可用于寻找纳米级下的物理现象,是质量良好的量子传感器器件。

在量化信息领域,纳米谐振器中的声子可以维持长的相干时间,维持相干性并展开远距离传输,是比较良好的飞行中量子比特,被指出为量化数据总线的候补之一。 围绕声子作为量子数据总线的目标,郭国平研究小组积极开展了关于多机械振子长程耦合的研究,首次在碳纳米管机械振子上构建了两个串联机械振子的强耦合,同时分别与量子点这种新的耦合机械振子器件为研究电子声子的相干相互作用、电子长距离耦合和电子矛盾状态获得了新的平台。 将声子用作飞行中的量子比特也在量子数据总线研究中得到了新的想法。 在构建声子长距离耦合、长距离传输的基础上,量子数据总线的研究必须构建声子相干性操作。

机械振动高阶模式的研究对超强灵敏度传感器、声子相干性操作具有最重要的意义。 目前,国际上关于多机械模式耦合的研究主要集中在1000赫兹的低频谐振器上,但为了构建更敏感的传感器,构建更慢的声子操作,必须进一步提高谐振器的谐振频率。

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针对高频声子操作的难题,郭国平研究小组发现单一碳纳米管中不同方向的振动模式都以100兆赫兹级工作,这两种模式可以通过添加另一个参数驱动来展开耦合通过调节驱动功率,构建从非常弱的耦合到强耦合的线性控制,研究小组通过控制驱动微波的波形,构建机械振动中的声子相干调整操作者,观测到10次以上的拉比波动,但在现在的实验中,声子操作这项研究成果公开于国际权威杂志《纳米快报》。 这个系列的工作得到了科技部、国家自然科学基金委员会、中国科学院和教育部的资助。

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“通过一系列手段将机械振动加热到量子基态后,声子相干操作在量子传感、量子信息领域有着广阔的应用前景。 ”郭国平说。。

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