响应曲面法一般需要多少实验（响应曲面法与正交比较）

投稿用户 • 2022年6月29日 am12:35:39 • 自考资讯 • 阅读 233

草图总结了（1）波导（2）内行进的单声子的创建，然后在反射波导末端后可以检测到（3）。图片来源：Gr?blacher Lab，TU Delft。

大多数量子计算技术依赖于产生，操纵和检测非经典光态的能力。非经典态是不能使用常规光源（如灯和激光）直接产生的量子态，因此不能用经典电磁学理论来描述。

这些非常规状态包括挤压状态、纠缠状态和具有负维格纳函数的状态。能够同样地控制声子系统的状态，那些涉及声学和振动的系统，可以为开发新的量子技术开辟有趣的可能性，包括量子传感和量子信息处理设备。

代尔夫特理工大学（TU Delft）的Kavli纳米科学研究所的研究人员最近推出了一种策略，可用于实现对声子波导的高度控制。这种策略在《自然物理学》杂志上发表的一篇论文中有所概述，可以使声子波导在量子技术中的使用成为可能，类似于今天使用光纤和波导的方式。

光纤和波导可用于传输以光学光子编码的量子信息。在过去的几十年里，它们一直是量子技术和经典通信技术的重要组成部分。

“实现与用于机械激发的光纤和波导等效的组件有可能彻底改变量子声学和声子学的新兴领域，”进行这项研究的研究人员之一Simon Gr?blacher告诉 Phys.org。“这种低损耗的声子波导不仅允许在芯片上引导和传输以声子编码的（量子）信息，而且将构成对行进机械激发进行完全相干控制的基础。

Gr?blacher和他的同事最近工作的关键目标是设计一种方法来控制声子波导中的非经典机械状态，其中单个声子在悬浮硅微观结构中。他们最终的目标是引入一个新的工具箱，在量子声学领域进行实验，这反过来又允许物理学家和工程师以新的方式与量子系统进行交互。

“声波与陷阱中单个原子或离子的振荡有根本的不同，因为相关的大质量，它们的传播特性以及耦合到各种其他量子系统（如量子点和超导量子比特）的可能性，”Gr?blacher说。“引导单声子是实现混合量子器件和通过异构网络传输量子信息的关键一步。

在过去的几年里，Gr?blacher的研究小组进行了许多专注于声子设备的实验。在他们以前的研究中，他们能够利用辐射 – 压力光机械相互作用来创建，存储和检测光子/声子晶体器件中的单声子。

作为他们最近研究的一部分，他们设计并实现了第一个产生非经典行进机械激励的声子波导。

“通过从薄膜硅制造波导，我们将波导与非经典机械状态的源和探测器相结合，并能够验证这些量子态在波导中的传播，”Gr?blacher解释说。“这些GHz频率的声波在高度受限的纳米级几何形状中被引导，具有较长的使用寿命（长达几毫秒），特别是在低温下，能够在芯片上在厘米距离上忠实地传输量子态。

在他们的实验中，Gr?blacher和他的同事们表明，当在他们的波导中传播时，从不同时间发射的声子中出现的非经典相关性是守恒的。这些非经典相关性具有大约100μs的显着机械寿命，这意味着它们的系统理论上可用于在数十厘米范围内传输单个声子，而不会造成显着的能量损失。

研究人员还表明，他们的波导可用于实现声子先进先出（FIFO）量子存储器。在未来，这样的量子存储器可以在电信和量子声学中具有有价值的应用。

更多信息：Amirparsa Zivari等人，在声子波导中引导的非经典力学状态，自然物理学（2022）。DOI： 10.1038/s41567-022-01612-0

期刊信息：自然物理学

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