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我國首次實(shí)現(xiàn)納米機(jī)電系統(tǒng)非近鄰模式耦合

時間：2018-01-31 作者：科技日報閱讀：3907

科技日報合肥1月30日電（記者吳長鋒）記者從中國科技大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士領(lǐng)導(dǎo)的中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗室在納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）方面取得最新進(jìn)展。該實(shí)驗室與美國加州大學(xué)團(tuán)隊合作，在研究兩個石墨烯納米諧振器的模式耦合過程中，創(chuàng)新性地引入第三個諧振器作為聲子腔模，成功地實(shí)現(xiàn)了非近鄰的模式耦合。相關(guān)研究成果發(fā)表在近日出版的《自然通訊》上。
納米諧振器具有尺寸小、穩(wěn)定性好、品質(zhì)因子高等優(yōu)點(diǎn)，是信息存儲和操控的優(yōu)良載體。為了實(shí)現(xiàn)不同諧振模式之間的信息傳遞，需要先實(shí)現(xiàn)模式間的可控耦合。近年來，國際上不同研究組針對同一諧振器中的不同諧振模式以及近鄰諧振器之間的模式耦合機(jī)制進(jìn)行了深入研究。然而，對于如何實(shí)現(xiàn)非近鄰的、可調(diào)的諧振模式耦合，國際上一直未見相關(guān)報道。
針對這一難題，研究組設(shè)計和制備了三個串聯(lián)的石墨烯納米諧振器，每個諧振器的諧振頻率可以通過各自底部的金屬電極進(jìn)行大范圍的調(diào)節(jié)，因此只要設(shè)定合適的電極電壓就可以實(shí)現(xiàn)三個諧振器的共振耦合。研究組首先測量到了兩個近鄰諧振器之間的模式劈裂，證明了在該串聯(lián)結(jié)構(gòu)中近鄰諧振器可以達(dá)到強(qiáng)耦合區(qū)間，這為進(jìn)一步探索第一個和第三個諧振器之間的耦合創(chuàng)造了條件。經(jīng)過實(shí)驗探索，研究組發(fā)現(xiàn)當(dāng)把中間諧振器的共振頻率調(diào)到遠(yuǎn)高于（或遠(yuǎn)低于）兩端諧振器的共振頻率時，兩端諧振器之間不能發(fā)生模式劈裂，即二者耦合強(qiáng)度非常小；但是當(dāng)中間諧振器的共振頻率逐漸靠近兩端諧振器的共振頻率時，兩端諧振器逐漸產(chǎn)生模式劈裂，且劈裂值逐漸增大。
該實(shí)驗是首次在納米諧振器體系中實(shí)現(xiàn)諧振模式的非近鄰耦合，對于納米機(jī)電諧振器領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的推動意義，并且為將來在量子區(qū)間利用聲子模式進(jìn)行信息的長程傳遞創(chuàng)造了條件。

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