획기적인 연구에서 고급 나노광역학 공동이 도입되어 보다 효율적인 양자 네트워크와 향상된 양자 컴퓨팅 및 통신 기술을 위한 길을 열었습니다. 마이크로파부터 적외선까지 전자기 스펙트럼 대역에서 정보를 일관되게 전송하는 능력은 컴퓨팅 및 통신을 위한 고급 양자 네트워크 개발에 매우 중요합니다.
브라질 캄피나스 주립대학교(UNICAMP) 연구원들은 취리히 소재 스위스 연방 기술 연구소(ETHZurich) 및 네덜란드 델프트 공과 대학(TU Delft)의 동료들과 협력하여 이와 관련하여 나노 광기계 공동의 사용에 초점을 맞춘 연구를 수행했습니다. 이러한 나노크기 공진기는 통신 산업에서 사용되는 파장의 고주파 기계적 진동과 적외선 사이의 상호 작용을 촉진합니다.
이 연구에 관한 기사는 최근 Nature Communications 저널에 게재되었습니다.
초전도 회로와 광섬유 사이의 격차 해소
논문의 마지막 저자이자 Gleb-Vatakin Institute of Physics(IFGW-UNICAMP)의 교수인 Thiago Alegre는 "나노기계 공진기는 초전도 회로와 광섬유 사이의 다리입니다. 초전도 회로는 현재 가장 유망한 양자 컴퓨팅 기술 중 하나이며, 광섬유는 신호 손실이 없고 잡음이 적은 장거리 정보 전송기로 자주 사용됩니다."라고 말했습니다.
이 연구의 주요 혁신 중 하나는 소산성 광역학의 도입이라고 Allegre는 말했습니다. 기존의 광기계 장치는 공동 내에 국한된 광자만 효과적으로 분산될 수 있는 순수 분산 상호작용에 의존합니다. 소산형 광역학에서는 광자가 도파관에서 공진기로 직접 산란될 수 있습니다.
이 연구 이전에는 소산성 광기계적 상호작용이 낮은 기계적 주파수에서만 입증되었으며, 이는 광자(광학) 영역과 포논(기계적) 영역 사이의 양자 상태 전달과 같은 중요한 응용을 제외했습니다. 이 연구는 소산성 광기계 시스템이 광학 선폭을 초과하는 기계적 주파수에서 작동한다는 것을 최초로 입증한 것입니다.
"우리는 기계적 주파수를 2배로 늘리고 광-기계적 결합 속도를 10배 높이는 데 성공했습니다. 이는 보다 효율적인 장치 개발에 대한 매우 유망한 전망을 제공합니다."라고 Allegre는 말했습니다.
이 장치는 Delft University of Technology와 협력하여 제조되었으며 반도체 업계에서 입증된 기술을 사용하여 설계되었습니다. 나노실리콘 빔은 공기 중에 매달려 자유롭게 진동할 수 있어 적외선과 기계적 진동이 동시에 제한됩니다. 측면에 배치된 도파관은 섬유가 공동에 결합되도록 하여 연구원들이 시연한 결과의 핵심 요소인 소산 결합을 생성합니다.
이번 연구는 양자 네트워크 구축에 새로운 가능성을 제시합니다. 이러한 직접적인 적용 외에도 향후 기초 연구의 기반을 마련합니다. "우리는 기계적 모드를 개별적으로 조작하고 광기계적 장치의 광학적 비선형성을 완화할 수 있기를 희망합니다"라고 Allegre는 말했습니다.
André G. Primo, Pedro V. Pinho, Rodrigo Benevides, Simon Gröblacher, Gustavo S. Wiederhecker 및 Thiago P. Mayer Alegre의 "고주파 나노기계 공진기의 소산 광역학", 2023년 9월 18일, "Nature Communications"를 참조하세요.
DOI:10.1038/s41467-023-41127-7
컴파일된 소스: ScitechDaily