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我國首次實現納米機電系統非近鄰模式耦合

時間：2018-01-31 作者：科技日報閱讀：3279

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獲悉，該校郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室在納米機電系統（NEMS）方面取得最新進展。該實驗室與美國加州大學團隊合作，在研究兩個石墨烯納米諧振器的模式耦合過程中，創新性地引入第三個諧振器作為聲子腔模，成功地實現了非近鄰的模式耦合。相關研究成果發表在近日出版的《自然通訊》上。
納米諧振器具有尺寸小、穩定性好、品質因子高等優點，是信息存儲和操控的優良載體。為了實現不同諧振模式之間的信息傳遞，需要先實現模式間的可控耦合。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制進行了深入研究。然而，對于如何實現非近鄰的、可調的諧振模式耦合，國際上一直未見相關報道。
針對這一難題，研究組設計和制備了三個串聯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行大范圍的調節，因此只要設定合適的電極電壓就可以實現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，證明了在該串聯結構中近鄰諧振器可以達到強耦合區間，這為進一步探索第一個和第三個諧振器之間的耦合創造了條件。經過實驗探索，研究組發現當把中間諧振器的共振頻率調到遠高于（或遠低于）兩端諧振器的共振頻率時，兩端諧振器之間不能發生模式劈裂，即二者耦合強度非常小；但是當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，兩端諧振器逐漸產生模式劈裂，且劈裂值逐漸增大。
該實驗是首次在納米諧振器體系中實現諧振模式的非近鄰耦合，對于納米機電諧振器領域的發展具有重要的推動意義，并且為將來在量子區間利用聲子模式進行信息的長程傳遞創造了條件。

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