近日，安徽理工大學(xué)力學(xué)與光電物理學(xué)院光電物理系陳華俊教授團(tuán)隊(duì)在復(fù)合微納系統(tǒng)光場(chǎng)量子調(diào)控的理論研究取得系列進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表于物理學(xué)期刊Physical Review A（中科院二區(qū)）、Optics and Laser Technology（中科院二區(qū)）、Results in Physics（中科院二區(qū)）上。

       復(fù)合量子系統(tǒng)將完全不同的物理元件耦合在一起，可以實(shí)現(xiàn)單個(gè)元件無法擁有的新穎特性，引起了人們對(duì)該系統(tǒng)中量子現(xiàn)象研究和量子技術(shù)發(fā)展的極大關(guān)注。二元耦合的復(fù)合系統(tǒng)，例如固態(tài)二能級(jí)系統(tǒng)（超導(dǎo)比特、半導(dǎo)體量子點(diǎn)、半導(dǎo)體缺陷、原子系統(tǒng)、氮空位缺陷中心等）與納米機(jī)械振子系統(tǒng)耦合是最典型復(fù)合量子系統(tǒng)。

       當(dāng)在二元復(fù)合系統(tǒng)中再引入其它模式構(gòu)成多元模式耦合，將產(chǎn)生異于二元耦合系統(tǒng)的更為豐富的光學(xué)特征。通過對(duì)其光學(xué)特性的研究，復(fù)合微納系統(tǒng)一方面將為光場(chǎng)的調(diào)控提供載體和媒介，為實(shí)現(xiàn)以光子為載體的量子信息處理與拓?fù)淞孔佑?jì)算提供理論基礎(chǔ)。另一方面，多元復(fù)合系統(tǒng)的研究也將拓展基礎(chǔ)物理學(xué)理論，為探索多元系統(tǒng)中的相互作用規(guī)律、揭示其動(dòng)力學(xué)機(jī)制提供理論模型與理論基礎(chǔ)。通過在二元耦合的納米機(jī)械系統(tǒng)中引入多聲學(xué)模式，陳華俊教授研究了多模耦合體系中的光學(xué)現(xiàn)象誘導(dǎo)的光學(xué)傳輸。相關(guān)工作以題“Multiple-Fano-resonance-induced fast and slow light in the hybrid nanomechanical-resonator system”發(fā)表在Physical Review A, 104, 013708 (2021)上。

圖1 (左圖)共振條件下的探測(cè)吸收譜；（右圖）不同耦合機(jī)制下的群速度。

       為了在芯片上實(shí)現(xiàn)納米機(jī)械振子的集成，需要考慮各個(gè)納米機(jī)械振子之間的相互作用。通過嚴(yán)格控制納米機(jī)械振子的頻率，及各個(gè)模式之間的相互作用，陳華俊教授提出可實(shí)現(xiàn)串聯(lián)及并聯(lián)納米機(jī)械振子網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。結(jié)果表明吸收譜將經(jīng)歷從Fano共振到電磁誘導(dǎo)透明的轉(zhuǎn)變。相關(guān)成果以題“The fast–slow light transitions induced by Fano resonance in multiple nanomechanical resonators”發(fā)表在Optics & Laser Technology, 161, 109242 (2023)上。

圖2（左圖）通過編制納米機(jī)械振子，可實(shí)現(xiàn)不同的納米機(jī)械耦合網(wǎng)絡(luò)；

（右圖）納米機(jī)械振子具有相同頻率時(shí)的探測(cè)吸收譜。

       納米機(jī)械振子在芯片上集成時(shí)，制造工藝不可避免造成不同聲學(xué)模式具有不同的質(zhì)量、品質(zhì)因子、及共振頻率。研究結(jié)果表明不同的納米機(jī)械振子將導(dǎo)致吸收譜中呈現(xiàn)Triple Fano resonance。陳華俊教授進(jìn)一步深入研究了每個(gè)Fano共振將誘導(dǎo)出不同的光學(xué)傳輸特性，多力學(xué)模式耦合系統(tǒng)架起了溝通光學(xué)與力學(xué)領(lǐng)域的橋梁，為芯片級(jí)上量子信息處理等方面的應(yīng)用提供了良好的集成平臺(tái)。相關(guān)成果以題“Triple Fano resonance-induced slow light in multiple-mode coupling nanomechanical resonators”發(fā)表在Results in Physics, 50,106563 (2023)上。

圖3（左側(cè)）三Fano共振譜；（右側(cè)）Fano共振誘導(dǎo)的慢光與快光之間的轉(zhuǎn)換。

       陳華俊教授長期從事與復(fù)合微納系統(tǒng)中光場(chǎng)的量子調(diào)控研究，目前主持國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金、安徽省自然科學(xué)基金等5項(xiàng)，以第一作者在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊Photonics Research、Science China-Physics Mechanics & Astronomy、Physical Review A、Optics & Laser Technology、Results in Physics等發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文30余篇。兼任Optics Express、Photonics Research、JOSA B、Applied Optics、Results in Physics、Sensors、Chinese Physics B、Chinese Optics Letters等期刊的審稿人。

新聞鏈接：https://news.aust.edu.cn/info/1011/36244.htm

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