Institut Maklumat Kuantum Beijing: Menggunakan gentian-penukaran frekuensi bersepadu untuk mencapai taburan jalinan kuantum lebih 100 kilometer
Pada tahun 1960-an, kemunculan laser membuka era baru sains dan aplikasi. Daripada pengimbasan kod pasar raya hingga pembedahan rabun, teknologi manipulasi foton laser tradisional telah lama diintegrasikan ke dalam kehidupan seharian. Dalam dua dekad yang lalu, saintis telah berjaya membangunkan laser baharu yang boleh mengawal "phonon" (unit tenaga terkuantiti getaran mekanikal). Kawalan fonon yang tepat dijangka membawa lebih banyak kemungkinan kepada teknologi laser, seperti memanfaatkan sifat kuantum unik seperti keadaan terjerat.
Pasukan penyelidik dari Universiti Rochester dan Institut Teknologi Rochester di Amerika Syarikat baru-baru ini telah membangunkan -dwi mod laser fonon termampat yang boleh mencapai-kawalan ketepatan tinggi fonon pada skala nanometer.
Pasukan penyelidik menerbitkan kertas kerja berkaitan dalam jurnal Nature Communications, yang memperincikan cara mendayakan kuanta getaran mekanikal skala nano (phonon) untuk mengekalkan laser-seperti output koheren sambil mencapai mampatan hingar terma melalui gandingan mod-dan penyejukan tak linear dengan ketara, sekali gus mengurangkan turun naik laser fonon dengan ketara.
Profesor Nick Vamivakas, salah seorang pengarang kertas kerja yang sepadan, dan rakan usaha samanya menunjukkan laser fonon buat kali pertama pada tahun 2019. Mereka menggunakan pinset optik untuk menangkap dan menggantung nanopartikel dalam vakum, dan mencapai ayunan fonon yang koheren melalui ayunan mekanikalnya.
Walau bagaimanapun, untuk menjadikan teknologi ini boleh digunakan untuk-ukuran ketepatan tinggi, mereka terpaksa mengatasi cabaran utama-bunyi, gangguan yang mengganggu bacaan isyarat yang tepat. Masalah ini wujud dalam kedua-dua laser foton dan fonon.
"Laser kelihatan pada mata kasar sebagai pancaran cahaya yang stabil, tetapi sebenarnya terdapat sejumlah besar turun naik, yang boleh memasukkan bunyi ke dalam proses pengukuran." Nick Vamivakas menjelaskan, "Kami mencapai penindasan berkesan turun naik laser fonon dengan menggunakan modulasi gandingan parametrik kepada dua mod ayunan dalam sistem gantungan pinset optik, digabungkan dengan penyejukan parameter tak linear."
Angka ini menunjukkan peranti teras dan prinsip eksperimen. (a) menggambarkan sistem penggantungan pinset optik dan cara mencapai gandingan dua-mod melalui modulasi; (b) menerangkan penjanaan telaga berpotensi asimetri dan mekanisme gandingan putaran; () secara visual mempersembahkan proses penukaran fonon ke bawah-dengan jumlah dua frekuensi sebagai frekuensi pemanduan melalui rajah aras tenaga, yang merupakan asas fizikal untuk mencapai pemampatan mod-dwi.
Penemuan teras pasukan penyelidik ialah merealisasikan pemampatan termomekanikal dua-mod: pada dua mod getaran ortogonal x dan y nanozarah silika terampai (diameter 100nm) dalam pinset optik, jumlah dua frekuensi mod digunakan sebagai frekuensi pemacu untuk modulasi gandingan. Pada masa yang sama, digabungkan dengan penyejukan parameter tak linear, sistem distabilkan, secara langsung memampatkan dan mengurangkan bunyi terma yang wujud pada laser fonon.
Nick Vamivakas berkata bahawa keupayaan penindasan hingar ini membolehkan ketepatan pengukuran pecutan sistem mengatasi laser foton tradisional dan teknologi pengukuran gelombang frekuensi radio.
