腔光力系統中能量相干傳遞研究取得進展

中國科學院武漢物理與數學研究所研究員曹更玉帶領的表面單分子化學物理研究組與中國科學院院士、北京計算科學研究中心講座教授孫昌璞、研究員李勇和中科院理論物理研究所研究員易俗等合作，在微納腔光力系統中的能量相干傳遞方面取得了新的研究進展，首次在實驗上構造了基於動力學局域振動模式的相干光力開關，實現了耦合機械振子中能量傳遞速率全範圍的連續調控。相關研究結果發表在Physical Review Applied上。

耦合微納機械振子在精密測量物理和集成信號處理器件等方面都具有非常廣泛的應用。其中，實現振子之間可控的耦合構成了這些應用的基礎。但是，在實驗上實現能量在機械振子之間完全可控的相干傳遞依然存在很大的困難。因為這一方面要求能夠實現對機械振子有效耦合強度的全範圍調控，另一方面要求能夠始終在系統的簡併點上進行操作以獲得最佳的相干性。

針對這一關鍵科學問題，曹更玉研究組通過將兩個耦合的微懸臂樑放入到一個周期性調製的光勢阱中，在基於耦合機械振子的腔光力系統中構造了一個 Landau-Zener-Stückelberg 干涉儀，在系統的簡併點上實現了微懸臂樑之間有效耦合強度全範圍的連續調控。研究表明，利用振動的相干相消隧穿可以將振動能量束縛在相應的微懸臂樑上實現能量的動力學局域化。實驗上利用這種基於動力學局域振動模式的相干光力開關，成功實現了能量在不同懸臂樑之間傳遞過程相干地打開和關斷。該研究為進一步研究和調控基於耦合機械振子的人工晶格中的傳遞現象提供了一種新的方法。

副研究員付號為文章的第一作者，曹更玉和李勇為文章的通訊作者。該研究工作得到了科技部重大研究計劃、國家自然科學基金和中國博士後基金項目的支持。

圖註：基於動力學局域化振動模式的相干光力開關。（a）相干光力開關驅動示意圖。（b）相干光力開關的實驗結果。

來源：中國科學院武漢物理與數學研究所

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