Resonador nanoacústico con una vida útil de los fonones muy larga

Área de la Ciencia:

• Física del estado sólido
• Acústica cuántica
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• El tiempo de amortiguación de la energía en los resonadores mecánicos es crucial para la metrología de precisión, incluidas las mediciones de tiempo y fuerza.
• Las cavidades acústicas de nanoescala existentes se enfrentan a limitaciones en la disipación de energía, lo que afecta su rendimiento en aplicaciones sensibles.

Objetivo del estudio:

• Para medir el tiempo de vida del fonón de una cavidad acústica de silicio a nanoescala de frecuencia de microondas.
• Investigar el impacto de un escudo acústico de brecha de banda fonónica en la vida útil y la coherencia del fonón.
• Explorar el potencial de las estructuras de ingeniería acústica para estudios de ruido cuántico y aplicaciones de memoria cuántica.

Principales métodos:

• Fabricación de una cavidad acústica de silicio a nanoescala con un escudo acústico de brecha de banda fonónica integrado.
• Excitación del modo óptico colocalizado de la cavidad mediante luz láser pulsada.
• Medición de los modos acústicos internos con sensibilidad de un solo fonón a temperaturas de millikelvin.

Principales resultados:

• Logró una vida útil del fonón de hasta [Fórmula: ver texto] segundos (factor de calidad [Fórmula: ver texto]) en cavidades blindadas por brecha de banda.
• Se ha medido un tiempo de coherencia de [Fórmula: véase el texto] microsegundos para las cavidades blindadas.
• Se ha demostrado una mejora significativa en el tiempo de amortiguación de la energía en comparación con los resonadores no blindados.

Conclusiones:

• Las cavidades de silicio a nanoescala diseñadas acústicamente con bandas sonoras extienden significativamente la vida útil del fonón y los tiempos de coherencia.
• Estas estructuras ofrecen información sobre los orígenes materiales del ruido cuántico.
• Las aplicaciones potenciales incluyen pruebas fundamentales de la mecánica cuántica y el desarrollo de elementos de memoria cuántica en miniatura para circuitos cuánticos híbridos.