一种二维镓磷光学声子晶体在分辨侧带 regime 中的实现

忠实地实现电信光子与微波频率机械振动之间的量子态传输，需要快速的转换速率和低热噪声。二维（2D）光学声子晶体（OMCs）是满足这些要求的理想候选方案。2D OMCs 能够实现足够的机械频率（1~10 GHz），以实现分辨侧带 regime，这是许多量子协议的必要条件。此外，它还支持更高的热导率，相对于一维结构有助于缓解 parasitic 激光吸收导致的加热。此外，镓磷（GaP）因其较大的电子带隙（2.26 eV）而是理想的材料选择，该带隙抑制了双光子吸收，在电信 C 波段具有较高的折射率 n = 3.05，导致高 Q 因子的光学模式。本文我们制造并表征了由 GaP 制造的 2D OMC。我们实现了高达 $7.9\times 10^{4}$ 的光学 Q 因子，对应于电信频率 195.6 THz 处的 linewidth $\kappa/2\pi$ = 2.5 GHz。该光学模式与多个机械模式耦合，其频率均超过了腔体 linewidth。最强耦合的模式频率为 7.7 GHz，超过光学 linewidth 的 3 倍，同时实现了显著的真空光声子耦合率 $g_{\mathrm{0}}/2\pi$ = 450 kHz。这使得该平台成为一种适用于低温下电信光子长期存储和确定性量子存储器的有前景的候选方案。