在传统的通信系统中，执行微波信号处理的紧凑型设备无处不在；而新兴的量子技术使用了微波频段的光子、声子（Phonons）对信息进行存储和传递，这在未来的紧凑型高速通信中（例如5G通信）有可能发挥重要的作用。这其中，能够对声子进行精准控制的声子晶体（phononic crystal）是实现量子声学（quantum acoustics）最有希望的途径之一。最近，来自美国斯坦福大学的Amir Safavi-Naeini课题组的研究人员第一次将超导电路耦合到声子晶体纳米微腔，为多功能、集成化的量子信息处理开辟了新途径。他们利用纳米微加工技术，将声子晶体图案制备到铌酸锂（LiNbO3）薄膜上，形成了能够“捕获”6GHz声波的声子缺陷模式。由于铌酸锂是强压电材料，器件所捕获的声波产生了振荡电场，再通过使用超导共振电路（superconducting resonator circuit）来“拾取”这些小的波动，也就实现了声子和光子（即微波）之间的耦合作用。研究人员利用磁场调节超导电路中的约瑟夫森结（Josephson junction），导致超导微波谐振频率的变化，从而实现了声子和光子之间耦合作用的精确可调。铌酸锂是一种优秀的电声和纳米光子学材料，可以帮助我们开发出更为高效的“微波-光学”转换器，同时也有助于超导量子计算机开发出高度连贯、高度集成的存储元件。相关工作发表在近期的《Physical Review X》上。

文章链接：https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.8.031007

来源：两江科技评论