I ricercatori dell'Università della Scienza e della Tecnologia della Cina hanno ottenuto un forte accoppiamento indiretto tra modalità fononiche distanti introducendo un terzo risonatore come modalità a cavità fononica. Variando la frequenza di risonanza della modalità cavità fononica, la forza di accoppiamento tra modalità fononiche distanti può essere continuamente sintonizzata. I ricercatori hanno pubblicato un articolo intitolato "Forte accoppiamento indiretto tra risonatori meccanici a base di grafene tramite una cavità fononica" in Comunicazioni sulla natura .

Con i vantaggi delle piccole dimensioni, stabilità e fattori di alta qualità, i risonatori nanomeccanici sono considerati un candidato promettente per la conservazione, manipolazione e trasferimento di informazioni. Sia le informazioni classiche che quelle quantistiche possono essere codificate sugli stati fononici dei risonatori meccanici. Anche gli stati fono possono trasferire tali informazioni.

Il problema principale dell'utilizzo di risonatori nanomeccanici come vettori di informazioni è ottenere un'interazione fononica sintonizzabile a lunga distanza. L'approccio più comune consiste nell'utilizzare cavità ottiche o risonatori a microonde superconduttori come mediatori. Però, la differenza tra le frequenze di risonanza dei risonatori meccanici e le cavità ottiche oi risonatori a microonde è troppo grande. Anche, è difficile indurre un regime di accoppiamento forte poiché le forze di accoppiamento tra di loro sono relativamente piccole.

Concentrandosi su questo problema, i ricercatori hanno proposto di impiegare un risonatore meccanico per fungere da cavità fononica per sostituire la cavità ottica o il risonatore a microonde. Le frequenze di risonanza delle cavità fononiche e dei risonatori meccanici sono nella stessa gamma. Così, queste modalità possono essere efficacemente accoppiate. In precedenza, il gruppo ha realizzato un forte accoppiamento tra risonatori meccanici vicini e una manipolazione coerente dei modi fononici. Sulla base di questo lavoro, gli scienziati hanno progettato e fabbricato una catena lineare di tre risonatori nanomeccanici a base di grafene, come mostrato in Fig. 1.

In questo dispositivo, la frequenza di risonanza di ciascun risonatore può essere sintonizzata in un'ampia gamma tramite porte metalliche inferiori locali, consentendo ai ricercatori di modulare l'accoppiamento tra risonatori in diverse gamme di frequenza. Hanno osservato la suddivisione della modalità di ciascun risonatore vicino, che sono fortemente legati. I risultati forniscono le basi per l'accoppiamento tra il primo e il terzo risonatore. Quando la frequenza di risonanza del risonatore centrale è sintonizzata vicino a quella dei risonatori laterali, si può osservare una suddivisione in modalità alta. Hanno scoperto che la scissione può essere sintonizzata tramite la frequenza di risonanza del risonatore centrale.

Questo fenomeno è simile al processo Raman in ottica. Il risonatore centrale può essere considerato come uno stato mediatore, i modi fononici dei risonatori laterali possono ottenere un accoppiamento efficace tramite lo scambio di fononi virtuali con lo stato mediatore (Fig. 1). Utilizzando il modello teorico del processo Raman ottico, hanno trovato la relazione tra la forza di accoppiamento effettiva e il detuning. I dati dell'esperimento concordano bene con i risultati teorici.

Lo studio fa luce sugli studi dei risonatori nanomeccanici. Con lo sviluppo degli studi sul raffreddamento degli stati fononici, questo lavoro fornisce le basi per l'archiviazione e il trasferimento di informazioni quantistiche tramite modalità fononiche.