Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han logrado un fuerte acoplamiento indirecto entre modos de fonones distantes mediante la introducción de un tercer resonador como modo de cavidad de fonones. Variando la frecuencia de resonancia del modo de cavidad de fonón, la fuerza de acoplamiento entre modos de fonones distantes se puede ajustar continuamente. Los investigadores han publicado un artículo titulado "Fuerte acoplamiento indirecto entre resonadores mecánicos basados ​​en grafeno a través de una cavidad de fonón" en Comunicaciones de la naturaleza .

Con las ventajas del tamaño pequeño, factores de estabilidad y alta calidad, Los resonadores nanomecánicos se consideran un candidato prometedor para almacenar, manipular y transferir información. Tanto la información clásica como la cuántica se pueden codificar en estados fonónicos de resonadores mecánicos. Los estados telefónicos también pueden transferir dicha información.

El principal problema de usar resonadores nanomecánicos como portadores de información es lograr una interacción de fonones sintonizables a larga distancia. El enfoque más común es utilizar cavidades ópticas o resonadores de microondas superconductores como mediadores. Sin embargo, la diferencia entre las frecuencias de resonancia de los resonadores mecánicos y las cavidades ópticas o los resonadores de microondas es demasiado grande. También, es difícil inducir un régimen de acoplamiento fuerte ya que las fuerzas de acoplamiento entre ellos son relativamente pequeñas.

Centrándonos en este problema, Los investigadores propusieron emplear un resonador mecánico para actuar como una cavidad de fonón para reemplazar la cavidad óptica o el resonador de microondas. Las frecuencias de resonancia de las cavidades de fonones y los resonadores mecánicos están en el mismo rango. Por lo tanto, estos modos se pueden acoplar eficazmente. Previamente, el grupo se dio cuenta de un fuerte acoplamiento entre los resonadores mecánicos vecinos y una manipulación coherente de los modos de fonón. Basado en este trabajo, los científicos diseñaron y fabricaron una cadena lineal de tres resonadores nanomecánicos basados ​​en grafeno, como se muestra en la Fig.1.

En este dispositivo, la frecuencia de resonancia de cada resonador se puede sintonizar en un amplio rango a través de puertas metálicas inferiores locales, permitiendo a los investigadores modular el acoplamiento entre resonadores en diferentes rangos de frecuencia. Observaron la división de modo de cada resonador vecino, que están fuertemente acoplados. Los resultados proporcionan la base para el acoplamiento entre el primer y el tercer resonador. Cuando la frecuencia de resonancia del resonador central se sintoniza cerca de la de los resonadores laterales, Se puede observar una división de modo alto. Descubrieron que la división se puede sintonizar a través de la frecuencia de resonancia del resonador central.

Este fenómeno es similar al proceso Raman en óptica. El resonador central puede considerarse como un estado mediador, los modos de fonón de los resonadores laterales pueden lograr un acoplamiento eficaz mediante el intercambio de fonones virtuales con el estado mediador (Fig. 1). Utilizando el modelo teórico del proceso óptico Raman, encontraron la relación entre la fuerza de acoplamiento efectiva y la desafinación. Los datos del experimento concuerdan bien con los resultados teóricos.

El estudio arroja luz sobre los estudios de resonadores nanomecánicos. Con el desarrollo de los estudios sobre enfriamiento de estados fonónicos, este trabajo proporciona la base para el almacenamiento y la transferencia de información cuántica a través de modos fonónicos.