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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(shí)間：2018-01-31 作者：科技日?qǐng)?bào) 閱讀：3200

科技日?qǐng)?bào)合肥1月30日電（記者吳長(zhǎng)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(yàn)室在納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）方面取得最新進(jìn)展。該實(shí)驗(yàn)室與美國加州大學(xué)團(tuán)隊(duì)合作，在研究?jī)蓚€(gè)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(gè)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(chǔ)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(duì)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(duì)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(bào)道。
針對(duì)這一難題，研究組設(shè)計(jì)和制備了三個(gè)串聯(lián)的石墨烯納米諧振器，每個(gè)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(gè)諧振器的共振耦合。研究組首先測(cè)量到了兩個(gè)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(gè)和第三個(gè)諧振器之間的耦合創(chuàng)造了條件。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)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(shí)，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??；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(shí)，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(yàn)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(duì)于納米機(jī)電諧振器領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的推動(dòng)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(zhǎng)程傳遞創(chuàng)造了條件。

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