微波光机械电路中高效非互易性的演示

设计非互易相互作用的能力是现代通信技术中的一项基本工具，也是构建量子网络的强大资源。除了大的反向隔离外，适用于应用的非互易器件还必须具有高效率（低插入损耗）和低输出噪声。近期的理论和实验研究表明，非互易行为可以在光机械系统中实现，但在这后两个属性上的性能一直受到限制。在这里，我们演示了一种基于电磁场与机械柔性真空间隙电容器之间光机械相互作用的高效、频率转换微波隔离器。我们在 5 kHz 的带宽上实现了超过 20 dB 的同时反向隔离和小于 1.5 dB 的插入损耗。我们表征了该器件的非互易噪声性能，观察到来自机械环境的残余热噪声仅被路由到隔离器的输入端。我们的测量结果与广义耦合模理论定量吻合。与传统的隔离器和环行器不同，这些紧凑的非互易器件不需要静态磁场，并且允许动态控制隔离方向。凭借这些优势，类似的器件可以实现量子网络不同节点之间的可编程、高效率连接，甚至可以高效地桥接微波和光学域。