Een onderzoeksgroep onder leiding van Prof. Guo Guoping, Lied Xiangxiang, Deng Guangwei (nu bij UESTC), van de Universiteit van Wetenschap en Technologie van China (USTC) van de Chinese Academie van Wetenschappen, in samenwerking met Prof. Tian Lin van de Universiteit van Californië, Merced, en Origin Quantum Company Limited, vooruitgang geboekt in nanomechanische resonatoren. Ze realiseerden coherente fononmanipulaties binnen ruimtelijk gescheiden mechanische resonatoren. Het onderzoek is online gepubliceerd in PNAS .

Met de snelle ontwikkeling van nanotechnologie, apparaten zoals akoestische oppervlaktegolfresonatoren en nanomechanische resonatoren zijn geschikt bevonden voor generatie, opslag, en manipulatie van enkele of zelfs enkele fononen, die verder kan worden toegepast in zowel het klassieke als het kwantuminformatieproces. De realisatie van de verschillende toepassingen vereist coherente manipulatie tussen verschillende fononmodi.

Coherente manipulaties binnen aangrenzende fonon-modi zijn eerder gemeld, terwijl controleerbare coherente informatieoverdracht tussen ruimtelijk gescheiden fononmodi, blijft technisch uitdagend. Door op dit doel te focussen, de onderzoekers ontwierpen een nieuw apparaat op basis van hun eerdere prestaties.

Profiteren van de buitengewone elektronische en mechanische eigenschappen van grafeen, ze realiseerden een afstembare sterke koppeling tussen niet-naburige fononmodi, gemedieerd door de centrale fonon-modus. Door het ontwerp en de meettechniek van de steekproefstructuur te verbeteren, de koppelingssterkten en kwaliteitsfactoren worden verbeterd met één en twee ordes van grootte, respectievelijk, vergeleken met hun eerdere werk. De coöperatie bereikt 107, die enkele ordes van grootte hoger is dan andere werken.

Met gecombineerde eigenschappen van hoge afstembaarheid, grote koppelingssterkte, en uitstekende samenhang, de onderzoekers demonstreerden elektrisch afstembare Rabi-oscillaties en Ramsey-interferenties tussen niet-naburige fonon-modi in dit systeem.

Deze studie is de eerste experimentele realisatie van afstembare coherente fonon-dynamiek tussen niet-naburige fonon-modi. Het toont nieuwe mogelijkheden voor informatieopslag en -verwerking met behulp van fonon-modi in nanomechanische resonatoren, en hybride apparaten op basis van nanofononics.

"Deze resultaten gaan duidelijk verder dan wat tot nu toe is bereikt met de coherente manipulatie van resonatoren in het klassieke regime, " zeiden de recensenten van deze studie. Profiteren van de koeltechnologieën, deze studie werpt ook licht op coherente manipulaties van fononen in het kwantumregime en de ontwikkeling van op fononen gebaseerde nieuwe kwantumapparaten.