袁泉,龚志成, 毛添华,谌成渝, 付号,3*

(1中国科学院精密测量科学与技术创新研究院波谱与原子分子物理国家重点实验室,湖北 武汉 430071;2中国科学院大学,北京 100049;3中国工程物理研究院研究生院,北京 100193)

0 引言

机械振子可以与多种物理场作用,将其转换为振子上的振动[1-4]。利用机械振子耦合多个物理系统,通过相干操控振动在机械振子上的传递,可以构造出用于实现不同物理系统之间信息处理的器件[5-7]。人们在机械振子的相干操控方面已经开展了大量的实验研究,借鉴量子系统中操控量子态的方法,目前已经提出了许多机械振子上的相干操控方案[7-9]。例如,在两模机械系统中,已经通过类拉比振荡、类朗道齐纳隧穿的操控方法,在两模机械系统中实现了振动在振子上的非绝热传递[10,11]。此外,人们还演示了拓扑操控[12]、几何相位操控[13]等具有高鲁棒性的操控方案。

振动在机械振子上的相干传递需要实现振动模式间的可控耦合。其中,在耦合机械振子系统中,通过对模式的振动频率进行周期性调制来施加参量驱动场,当驱动频率等于模式间的频率差时,两模式被共振耦合起来,并且可以通过控制驱动场强度实现对振子间的耦合强度有效调控,因此这种通过施加参量驱动耦合两模式的方法在各种微纳机械振子器件中都有着广泛的应用[8,14,15]。例如,通过将不同振动模式与光场、电磁场等作用,已经在诸如石墨烯鼓、微悬臂阵列、薄膜等不同结构的机械振子中利用参量驱动的方法实现了振动模式间的可控耦合[15-19],并实现了逻辑门[20]、路由器[21,22]、非互易性器件[23]等具有不同功能的信号处理器件。……