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面向长寿命声子的量子机电接口

量子物理 2022-07-25 v1

摘要

在量子 regime 下控制长寿命机械振子为量子信息处理带来了前景。在此,我们展示了一种在绝缘体上硅(silicon-on-insulator)平台上工作的GHz频段机电系统。依靠基于静电场的新型驱动方案以及基于TiN超电感的高阻抗微波腔,我们能够演示参数增强的机电耦合 g/2π=1.1{g/2 \pi} = 1.1 MHz,足以进入强耦合 regime,协作度(cooperativity)为 C=1200\mathcal{C} = 1200。我们的平台中不含压电材料,从而带来长机械寿命,在低声子数和毫开尔文温度下测得本征值高达 τd=265 μ\tau_\text{d} = 265~ \mus(Q=8.4×106Q = 8.4 \times {10}^6ωm/2π=5\omega_\mathrm{m}/2\pi = 5 GHz)。尽管存在强参数驱动,我们通过边带测温测量发现腔-机械系统处于量子基态。同时实现基态操作、长机械寿命和强耦合,为在混合量子系统中将硅机电谐振器用作存储元件和换能器,以及作为探测量子 regime 下声学损耗起源的工具奠定了基础。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.10972,
  title  = {A quantum electromechanical interface for long-lived phonons},
  author = {Alkim Bozkurt and Han Zhao and Chaitali Joshi and Henry G. LeDuc and Peter K. Day and Mohammad Mirhosseini},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.10972},
  year   = {2022}
}