Pekino kvantinės informacijos institutas: naudojant skaidulų{0}}integruotą dažnio konvertavimą, kad būtų pasiektas kvantinio įsipainiojimo pasiskirstymas per 100 kilometrų
1960-aisiais lazerio atsiradimas atvėrė naują mokslo ir taikymo erą. Nuo prekybos centrų kodo nuskaitymo iki trumparegystės operacijos – tradicinė lazerinio fotonų manipuliavimo technologija jau seniai integruota į kasdienį gyvenimą. Per pastaruosius du dešimtmečius mokslininkai sėkmingai sukūrė naujus lazerius, galinčius valdyti „fononus“ (mechaninių virpesių kvantuotus energijos vienetus). Tikimasi, kad tikslus fononų valdymas suteiks daugiau galimybių lazerių technologijoms, pavyzdžiui, pasinaudos unikaliomis kvantinėmis savybėmis, tokiomis kaip susipynusios būsenos.
Ročesterio universiteto ir Ročesterio technologijos instituto (JAV) tyrimų grupė neseniai sukūrė dviejų{0}}režimų suspaustą fononų lazerį, kuriuo galima pasiekti aukštą-tikslumo fononų valdymą nanometrų skalėje.
Mokslininkų komanda žurnale Nature Communications paskelbė susijusį dokumentą, kuriame išsamiai aprašoma, kaip įgalinti nanoskalės mechaninius virpesių kvantus (fononus), kad jie išlaikytų lazerio{0}}kaip nuoseklią išvestį, kartu su dvigubu -režimu ir netiesiniu aušinimu sumažinant šiluminį triukšmą, taip žymiai sumažinant fononinių lazerių svyravimus.
Profesorius Nickas Vamivakas, vienas iš atitinkamų straipsnio autorių, ir jo bendradarbiai pirmą kartą pademonstravo fononinį lazerį 2019 m. Jie panaudojo optinius pincetus nanodalelėms užfiksuoti ir suspenduoti vakuume, o jų mechaniniais virpesiais pasiekė darnų fononų virpesį.
Tačiau, kad šią technologiją būtų galima naudoti didelio{0}}tikslumo matavimams, jie turėjo įveikti pagrindinį iššūkį-triukšmą – trukdžius, trukdančius tiksliai nuskaityti signalus. Ši problema egzistuoja tiek fotonų, tiek fononiniuose lazeriuose.
„Plika akimi lazeris atrodo kaip stabilus šviesos spindulys, tačiau iš tikrųjų yra daug svyravimų, dėl kurių matavimo procese gali atsirasti triukšmo. Nickas Vamivakas paaiškino: "Mes pasiekėme efektyvų fononinio lazerio svyravimų slopinimą taikydami parametrinę jungties moduliaciją dviem svyravimo režimams optinio pinceto pakabos sistemoje kartu su netiesiniu parametrų aušinimu."
Šiame paveikslėlyje parodytas pagrindinis eksperimento įrenginys ir principas. (a) iliustruoja optinio pinceto pakabos sistemą ir tai, kaip moduliuojant pasiekti dviejų -režimų sujungimą; b) paaiškina asimetrinių potencialų šulinių susidarymą ir sukimosi sujungimo mechanizmą; () vaizdžiai pateikia fonono žemyn-konversijos procesą su dviejų dažnių suma kaip važiavimo dažniu energijos lygio diagramoje, kuri yra fizinis pagrindas norint pasiekti dvigubą-režimą.
Pagrindinis tyrėjų komandos proveržis yra dvigubo -modemo termomechaninio suspaudimo įgyvendinimas: optiniuose pincetuose suspenduotų silicio dioksido nanodalelių (skersmuo 100 nm) dviem ortogonaliosios vibracijos režimais x ir y, dviejų režimų dažnių suma naudojama kaip sujungimo moduliavimo dažnis. Tuo pačiu metu, kartu su netiesiniu parametrų aušinimu, sistema stabilizuojama, tiesiogiai suspaudžiant ir sumažinant būdingą fononinio lazerio šiluminį triukšmą.
Nickas Vamivakas teigė, kad ši triukšmo slopinimo galimybė leidžia sistemos pagreičio matavimo tikslumu pranokti tradicines fotonų lazerio ir radijo dažnių bangų matavimo technologijas.
