我國(guó)納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）相關(guān)研究取得系列進(jìn)展

我國(guó)納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）相關(guān)研究取得系列進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在基于碳納米管的納米機(jī)電系統(tǒng)（NEMS）研究方面取得了系列進(jìn)展。該實(shí)驗(yàn)室與清華大學(xué)的研究人員合作，成功實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)串聯(lián)碳納米管諧振器的強(qiáng)耦合、碳納米管諧振器中兩個(gè)模式的強(qiáng)耦合，并利用這種耦合實(shí)現(xiàn)了聲子的相干操控。

在實(shí)現(xiàn)了聲子長(zhǎng)程耦合、長(zhǎng)程傳遞的基礎(chǔ)上，量子數(shù)據(jù)總線研究需要實(shí)現(xiàn)對(duì)聲子的相干操控。機(jī)械振動(dòng)高階模式研究對(duì)于超靈敏傳感器、聲子的相干操控具有重要意義。目前，國(guó)際上的多機(jī)械模式耦合相關(guān)研究主要集中在百千赫茲的低頻諧振器方面，而要實(shí)現(xiàn)更靈敏的傳感器、更快的聲子操控，需要進(jìn)一步提高諧振器的諧振頻率。

針對(duì)高頻聲子操控的難題，研究人員發(fā)現(xiàn)，單根碳納米管中不同方向的振動(dòng)模式都可以工作在百兆赫茲量級(jí)，這些振動(dòng)模式可以通過(guò)額外加入一個(gè)參量驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行耦合，而且通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)功率可以實(shí)現(xiàn)從弱耦合到強(qiáng)耦合的線性調(diào)控，這與理論計(jì)算結(jié)果完全一致。研究人員通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)微波的波形實(shí)現(xiàn)了機(jī)械振動(dòng)中聲子的相干拉比操作，觀測(cè)到10次以上的拉比震蕩，這是目前實(shí)驗(yàn)中聲子操作次數(shù)的最大紀(jì)錄，且拉比操作的頻率大于500kHz，比此前的相關(guān)報(bào)道高2個(gè)數(shù)量級(jí)。據(jù)悉，通過(guò)一系列技術(shù)將機(jī)械振動(dòng)冷卻到量子基態(tài)之后，對(duì)聲子的相干操控將在量子傳感、量子信息等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。 (中 科)