近期，安徽理工大學(xué)力學(xué)與光電物理學(xué)院教師陳華俊以唯一作者身份、學(xué)校為唯一完成單位，在Cell子刊iScience發(fā)表題為《Two-color electromagnetically induced transparency generated slow light in doublemechanical- mode coupling carbon nanotube resonators》的論文，標(biāo)志著安理工在光傳輸?shù)牧孔诱{(diào)控及量子信息處理方面取得較大進(jìn)展。

論文標(biāo)題和摘要截圖

       混合量子系統(tǒng)將完全不同的物理元件耦合在一起，可以實(shí)現(xiàn)單個元件無法擁有的新穎特性，引起了人們對該系統(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)、金剛石空位自旋（NV自旋）等）與納米機(jī)械振子（如半導(dǎo)體納米線振子、懸臂振子、碳納米管振子、層狀的二維石墨烯或二硫化鉬振子）耦合是最典型復(fù)合量子系統(tǒng)。

       為了實(shí)現(xiàn)芯片上納米機(jī)械振子的集成，需要在典型的二元耦合系統(tǒng)中引入更多的聲學(xué)模式，多元模式的耦合將產(chǎn)生異于二元耦合系統(tǒng)的更為豐富的光學(xué)特征。系統(tǒng)中的多元耦合可通過不同的耦合機(jī)制實(shí)現(xiàn)，如二能級系統(tǒng)與聲學(xué)模式的耦合可通過材料張力調(diào)制的耦合和磁力相互作用實(shí)現(xiàn)，而聲學(xué)模式之間的耦合可通過庫倫相互作用及施加于聲學(xué)模式上的柵極電壓實(shí)現(xiàn)。

       通過對多模式納米振子光學(xué)特性的研究，該系統(tǒng)一方面將為光場調(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、揭示其動力學(xué)機(jī)制提供理論模型與理論基礎(chǔ)。

       本文基于自旋-機(jī)械混合量子系統(tǒng)與機(jī)械模耦合，提出在典型的自旋-機(jī)械混合量子系統(tǒng)（如NV自旋-碳納米管振子）的基礎(chǔ)上引入另一個碳納米管機(jī)械振子。一個可看作二能級系統(tǒng)的NV自旋與兩個碳納米管振子耦合，并且兩個碳納米管振子之間也可以通過聲子交換耦合，兩碳納米管振子之間的耦合可以通過相位周期調(diào)制。研究了該系統(tǒng)中的雙色電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象，及其所誘導(dǎo)的快光現(xiàn)象，通過調(diào)節(jié)調(diào)制相位來周期性地操縱快光與慢光之間的轉(zhuǎn)換。該研究方案能實(shí)現(xiàn)對光傳輸?shù)牧孔诱{(diào)控，在量子信息處理方面有著重要意義。

混合量子系統(tǒng)模型示意圖

       Cell期刊是與Science，Nature并列的世界三大主刊之一，Cell目前有四大子刊，分別是iScience、Joule、Matter和Chem，iScience涵蓋了生命、物理、化學(xué)及環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)和跨學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用研究，收錄了領(lǐng)域內(nèi)最前沿的優(yōu)秀論文。

       陳華俊，安徽理工大學(xué)力學(xué)與光電物理學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師。長期從事于混合量子系統(tǒng)中光傳輸?shù)牧孔诱{(diào)控研究，先后主持國家自然科學(xué)基金、中國博士后基金、安徽省自然科學(xué)基金等，以第一作者在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊如Photonics Research、Science China-Physics Mechanics & Astronomy、Physical Review A、Optics & Laser Technology、iScience，Nonlinear Dynamics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。

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