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“超材料前​沿研究”一周精选 [2018.5.28-6.3]模强耦合系统中的研究

量子比特(qubit)不但是实现量子计算的基础,也是研究量子力学本质问题的有力工具。近年来,在腔量子电动力学系统基础上发展起来的电路量子电动力学系统(circuit quantum electrodynamics system)是一种全新的量子比特,由于在退相干时间等参数上远远超出之前的超导量子比特,因此受到了极大的关注。来自科罗拉多大学Boulder分校的研究人员展示了一种电路量子电动力学系统的声学类比体系,该系统利用声学性质在色散区间中实现了多模强耦合(strong multimode coupling),同时抑制自发辐射至非限制模式(unconfined mode)。具体而言,该声学体系包含一个与磁通可调transmon相耦合的300μm长的声表面波谐振器(surface acoustic wave resonator)。对于某些特定的模式,量子比特腔(qubit-cavity)耦合达到6.5 MHz,超过了腔损耗率(200 kHz)、qubit线宽(1.1 MHz)和腔自由光谱范围(4.8 MHz),表明器件处于强耦合状态和强多模态区域。正如对声子自发辐射的预期,随着量子比特从腔受限模式中解谐,可以观察到量子比特线宽强烈地依赖于声子的频率;并且基于研究结果,获得了抑制这种发射速率的工作频率。该工作发表在近期的《Physical Review Letters》上。
      
      文章链接:Bradley A.Moores, Lucas R. Sletten, Jeremie J. Viennot, and K. W. Lehnert, Cavity QuantumAcoustic Device in the Multimode Strong Coupling Regime, Phys. Rev. Lett. 120,227701 – Published 30 May 2018.

腔量子声学器件在多模强耦合系统中的研究


相干表面等离子激元极化基元(surface plasmon polariton, SPP)场的剪裁设计(tailor),为许多纳米光子应用带来了全新的机遇。在以往的研究中,基于光斑系综(an ensemble of spots)已经实现了聚焦SPP斑点的扫描和SPP场分布的设计。然而,由于SPP通常是被高亮度、相干的激光所激发,因此相邻光斑之间的干扰是不可避免的,并且会影响整体SPP场分布。近日,来自深圳大学的袁小聪教授、林佼教授领衔的研究团队,联合澳大利亚拉筹伯大学、皇家墨尔本理工大学和墨尔本大学的研究人员,通过考虑将相干场作为一个整体而非分立的光斑,报道了一个用以生成可剪裁二维SPP场分布的可重构(reconfigurable)和波长无关的研究平台。并且,这种技术可以实现单片SPP场相位梯度方向(即面内能量流的方向)的动态调控;其所需的相位信息是由入射激光束携带的,不需要引入与波长相关的纳米结构,因而可以用于各种波长的调控。基于该研究思路,可以拓展到许多不同的应用领域:例如,强度分布和能量流的有效控制将有可能实现利用等离子镊子对金属纳米粒子的动态控制;SPP的宽带激发能力可用于不同颜色SPP的产生、高速面内通信以及大容量数据存储。这种新方法揭示了2D相干场分布的固有约束条件,并且同样适用于声表面波等其他二维表面受限波动系统,在相关领域的结构设计与研究方面具有重要的指导意义。相关研究发表在近期的《Science Advances》上。
      
      文章链接:Shibiao Wei,Guangyuan Si, Michael Malek, Stuart K. Earl, Luping Du, Shan Shan Kou, XiaocongYuan, and Jiao Lin, Toward broadband, dynamic structuring of a complex plasmonic field, Science Advances 01 Jun 2018: Vol. 4, no. 6, eaao0533 DOI:10.1126/sciadv.aao0533
原文引自“两江科技评论”微信公众号。
      原文地址:https://mp.weixin.qq.com/s/JC7s6LXKoLpd-RzZ8IVKQw


复杂等离子体场的宽带与动态构建




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