研究为先进量子网络的发展铺平道路

在从微波到红外的电磁频谱波段内相干地传输信息的能力对于计算和通信中使用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，重点关注为此目的使用纳米光机械腔。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的红外光之间的相互作用。

有关该研究的文章发表在《自然通讯》杂志上。

蒂亚戈说：“纳米机械谐振器充当超导电路和光纤之间的桥梁。超导电路是目前量子计算最有前途的技术之一，而光纤通常用作长距离信息传输器，噪音小，无信号损失。” Alegre 是 Gleb Wataghin 物理研究所 (IFGW-UNICAMP) 的教授，也是该文章的最后作者。

Alegre 表示，该研究的关键创新之一是引入了耗散光力学。传统的光机械设备依赖于纯粹的色散相互作用，其中只有限制在腔内的光子才能有效地色散。在耗散光力学中，光子可以直接从波导散射到谐振器。“因此可以更严格地控​​制光声相互作用，”他说。

在这项研究之前，耗散光机械相互作用仅在低机械频率下得到证明，排除了重要的应用，例如光子(光学)和声子(机械)域之间的量子态转移。该研究证明了第一个在机械频率超过光学线宽的情况下运行的耗散光机械系统。

“我们成功地将机械频率提高了两个数量级，并将光机耦合率提高了十倍。这为开发更有效的设备提供了非常有希望的前景，”阿莱格里说。

量子网络

这些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成熟的技术。纳米硅梁悬浮并自由振动，从而同时限制红外光和机械振动。横向放置的波导允许光纤与腔体耦合，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。除了这种直接应用之外，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，”阿莱格里说。