纳米机电系统研究取得系列进展

　　记者近日从中国科学技术大学获悉，中国科学院院士郭光灿领导的中科院量子信息重点实验室在基于碳纳米管的纳米机电系统（NEMS）方面取得系列重要进展。该实验室固态量子芯片组教授郭国平研究组与清华大学教授姜开利研究组等合作，成功实现了两个串联碳纳米管谐振器的强耦合、碳纳米管谐振器中两个模式的强耦合，并利用这种耦合实现了声子的相干操控。相关成果分别发表在国际权威杂志《纳米快报》和《纳米尺度》上。

　　在量子信息领域，纳米谐振器中的声子是一种良好的飞行量子比特，被认为是量子数据总线的候选者之一。围绕探索声子作为量子数据总线这一目标，郭国平研究组在碳纳米管机械振子上首次实现了两个串联机械振子的强耦合，同时也观测到了两个机械振子分别和量子点的强耦合。该新型耦合机械振子器件为研究电子—声子相干相互作用、电子长程耦合以及电子纠缠态提供了新的平台。利用声子作为飞行量子比特也为量子数据总线研究提供了新思路。

　　针对高频声子操控的难题，郭国平研究组发现单根碳纳米管中不同方向的振动模式都可以工作在百兆赫兹量级，这两个模式可以通过额外加入一个参量驱动来进行耦合，且通过调节驱动功率可以实现从弱耦合到强耦合的线性调控，这与理论计算的结果完全一致。研究组通过控制驱动微波的波形实现了机械振动中声子的相干拉比操作，观测到10次以上的拉比震荡，是目前实验上声子操作次数的最大纪录，此外拉比操作的频率大于500千赫兹，比此前的相关报道高出两个数量级。