Mechanical Mixing in Nonlinear Nanomechanical Resonators
纳米机械谐振器，加工出的硅绝缘体晶片，在非线性制度调查高阶机械混合在射频，相关的信号处理和非线性动力学纳米尺度。在两个相邻频率的驱动下，谐振器产生丰富的功率谱，呈现出大量的卫星峰。这种非线性响应进行了研究和比较$n^{th}$阶微扰理论和非微扰数值计算。
1999-12-15 cond-mat.mes-hall
Observation of decoherence in a carbon nanotube mechanical resonator
在物理系统中，消相干可以由耗散过程和退相过程引起。在机械谐振器中，驱动频率响应测量两者的组合，而时域技术（如振铃测量）可以将两者分开。在这里，我们报告的第一个观察到的碳纳米管机械谐振器的机械振铃。比较从频域和时域测量获得的机械品质因数，我们发现一个频谱品质因数比在衰荡中测量的小四倍，表明去相位引起的纳米机械运动的退相干。这种退相干被认为是出现在高驱动振幅，指向一个非线性的退相机制。我们的研究结果突出了时域技术的重要性，了解耗散在纳米机械谐振器，和退相干机制在纳米管力学的相关性。
2015-03-26 cond-mat.mes-hall
Broadband terahertz generation from metamaterials
太赫兹光谱范围约为0.1至15 THz，是最少探索但技术变革最多的光谱区域之一。当前的一个挑战是开发具有宽带和无间隙光谱的高效和紧凑的太赫兹发射器/检测器，其可以针对各种泵浦光子能量进行定制。在这里，我们展示了有效的单周期宽带太赫兹产生，范围从约0.1至4太赫兹，从一个薄的层的开口环谐振器与几十纳米的厚度在1.5微米（200太赫兹）的电信波长泵浦。太赫兹辐射是由开口环谐振器的磁偶极共振激发产生的，在非共振泵浦下会迅速衰减。这，连同泵浦偏振依赖性和功率缩放的太赫兹发射，确定了在开口环谐振器中的光致非线性电流的作用。我们还揭示了一个巨大的片非线性极化率$\sim$ 10 $^{-16}$ m $^2$ V $^{-1}$，远远超过薄膜和散装非中心对称材料。
2014-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current noise of a single-electron transistor coupled to a nano-mechanical resonator
在经典模式下计算了单电子晶体管与纳米机械谐振器耦合时的电流噪声谱。SET岛上的电荷和谐振器的位置之间的相关性引起了一个独特的噪声频谱，它可以是非常不同的非耦合SET。耦合系统的电流噪声谱在谐振器频率和谐振器频率的两倍处都有峰值，并且零频率噪声有很强的增强。峰值的高度由SET和谐振器之间的耦合强度、谐振器的阻尼和系统的温度控制。
2004-08-03 cond-mat.mes-hall
A general procedure for thermomechanical calibration of nano/micro-mechanical resonators
我们提供了一个详细的描述的一般程序，通过该程序可以使用其热运动的纳米/微机械谐振器进行校准。简要介绍了这种谐振器的运动方程，然后详细推导了相应的功率谱密度（PSD）函数。使用有限元法（FEM）建模和分析计算来确定许多不同谐振器几何形状的有效质量。
2013-05-02 cond-mat.mes-hall
Giant Tunable Mechanical Nonlinearity in Graphene-Silicon Nitride Hybrid Resonator
高品质因数的机械谐振器在发展经典或量子技术中显示出巨大的前景。与此同时，在发展可控的机械非线性方面也取得了进展。在这里，我们将这两个发展方向结合在一个由耦合氮化硅（SiNx）和石墨烯机械谐振器组成的平台上。我们表明，非线性响应可以诱导大面积SiNx谐振器模式，并可以有效地控制它耦合到一个门可调，自由悬挂的石墨烯模式。在SiNx谐振器表面上测量的混合模式的诱导非线性响应是巨大的，具有最高的测量Duffing常数之一。我们观察到一种新的声子频率梳，我们使用它作为测量值的替代验证，以及与测量结果总体一致的数值模拟。
2020-06-23 cond-mat.mes-hall
Coherent interplay between surface acoustic waves and coupled mechanical resonators: transition from plasmon-like to surface mediated coupling
在微尺度上对机械运动的操纵一直吸引着人们的关注，导致了各种对经典和量子信息处理具有潜在影响的策略的成功实施。在这里，我们提出了一种基于一对本地化的机械谐振器和行波表面声波（SAW）之间的相互作用的方法。我们证明了一个双边的相互作用的存在，允许使用SAW触发和控制谐振器振荡，并通过谐振器耦合操纵基板上的弹性能量分布。的谐振器运动的矢量结构的观察揭示了两个耦合制度的存在，偶极-偶极样的相互作用在小的分离距离与表面介导的机械耦合在较大的分离。这些结果说明了这个平台的潜力，在谐振器水平的机械振动的相干控制，并使用亚波长元件操纵SAW传播的控制。
2021-07-08 cond-mat.mes-hall
Logic-Memory Device of a Mechanical Resonator
我们报告的多功能操作的基础上，在一个单一的微机电系统（MEMS）谐振器的非线性动力学。这封信的重点是一个逻辑存储器设备，使用闭环控制和非线性MEMS谐振器，其中多种状态共存。为了获得在MEMS谐振器的逻辑和存储器操作，我们研究了非线性动力学与控制输入。基于实验和数值模拟，我们开发了一种新的设备，结合了或门和存储器功能在一个单一的MEMS谐振器。
2014-07-17 cond-mat.mes-hall
Gate-tunable single terahertz meta-atom ultrastrong light-matter coupling
Institute of Quantum Electronics, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院量子电子研究所）
本研究通过电调制技术实现了太赫兹谐振器与GaAs量子井中电子之间超强光-物质耦合的原位调节，展示了归一化耦合强度从0.46降至0.18的可调性。
2025-11-05 cond-mat.mes-hall physics.optics
High quality-factor mechanical resonators based on WSe2 monolayers
悬浮单层过渡金属-二硫属化物（TMD）是一种结合了超低质量和优异光学性能的膜，使其成为光机械应用的有趣材料。然而，到目前为止，TMD谐振器的低测量品质因数一直是一个障碍。在这里，我们报告了一个超灵敏的单层TMD谐振器，使我们能够揭示其在低温下的机械性能的光学读出。我们发现，单层WSe 2谐振器的品质因数在室温以下大大增加，在液氮温度下达到1.6E^4，在液氦温度下达到4.7E^4。这超过了具有类似表面积的单层石墨烯谐振器的品质因数。在冷却谐振器时，由于WSe 2晶格的热收缩，谐振频率显著增加。这些测量使我们能够实验研究的热膨胀系数的WSe 2单分子膜的第一次。在基于MoS 2和MoSe 2单层的谐振器中也发现了高Q因子。在这项工作中发现的高品质因数的耦合机械振动态的二维激子，谷赝自旋，和单量子发射器，并为量子光机械实验的基础上的Casimir相互作用开辟了新的可能性。
2016-09-19 cond-mat.mes-hall
Proposed ultra wide-band tunable THz RT lasers based on momentum space negative conductivity under electron streaming in hNB-graphene sandwiches
观察太赫兹损耗增益切换通过栅极上的偏置石墨烯三明治的传输解释下，在石墨烯中的电子流的响应。基于这一考虑，提出了太赫兹源，包括硅谐振器放置在三明治与电流在石墨烯中流动。它应该提供可调谐的偏置发射在宽太赫兹波段。该光源是直接模拟太赫兹的可调谐微波激光器演示。
2020-04-13 cond-mat.mes-hall
Sensing Kondo correlations in a suspended carbon nanotube mechanical resonator with spin-orbit coupling
研究了悬浮碳纳米管（CNT）量子点器件中的电子-机械耦合。在电子隧穿过程中，由于自旋-轨道耦合，电子自旋耦合到弯曲振动模式。在弱耦合极限下，即电子-振动耦合远小于电子能量标度，通过计算动态自旋磁化率可以得到CNT谐振器的阻尼和谐振频率偏移。我们发现近藤区的强自旋翻转散射过程对碳纳米管的机械运动有显著的影响：近藤效应导致了碳纳米管共振器的强阻尼和频移.
2019-03-17 cond-mat.mes-hall
Improving the read-out of the resonance frequency of nanotube mechanical resonators
我们报告了一种超灵敏碳纳米管机械谐振器的电学检测方法。采用RLC谐振器和基于4.2K冷却的高电子迁移率晶体管的放大器降低了检测方法的本底噪声。这使我们能够以前所未有的质量解决纳米管谐振器的谐振频率。我们表明，在4.2 K测量的谐振频率的噪声是有限的谐振器本身，而不是由测量的不精确性。积分时间为125 ms时，阿伦偏差达到~10^-5。当比较Allan偏差与幂律的积分时间依赖性时，指数接近~1/4。Allan偏差可能受到纳米管表面上颗粒扩散的限制。我们的工作为基于机械纳米谐振器的质谱和表面科学实验带来了希望。
2018-09-13 cond-mat.mes-hall
Classical dynamics of a nano-mechanical resonator coupled to a single-electron transistor
我们分析了耦合到单电子晶体管（SET）的纳米机械谐振器的动力学在该制度中的谐振器的行为经典。一个主方程推导出描述的耦合系统的动力学，然后用于获得SET的平均电荷状态和谐振器的平均位置的运动方程。我们表明，SET的谐振器上的行动是非常相似的一个热浴，因为它会导致一个稳态的概率分布的谐振器，可以描述的谐振器的位置，重整化频率，有效温度和固有的阻尼常数的平均值。包括非本征阻尼和有限温度的影响，我们发现，仍然有实验可访问的制度，谐振器的固有阻尼仍然占主导地位的行为。我们还获得了通过SET的平均电流作为耦合到谐振器的函数。
2003-07-22 cond-mat.mes-hall
Discrete-time quadrature feedback cooling of a radio-frequency mechanical resonator
我们采用了一种反馈冷却方案，它结合了高频混频和数字信号处理。嵌入在一个dc SQUID的2 MHz的微机械谐振器的频率和阻尼率的调整与反馈，和主动冷却到14.3 mK的温度证明。这种技术可以应用于GHz谐振器，并允许灵活的控制策略。
2011-06-10 cond-mat.mes-hall
Tuning mechanical modes and influence of charge screening in nanowire resonators
我们探测InAs纳米线（直径~ 100 nm）谐振器的机电性能，其中悬浮纳米线（NW）也是场效应晶体管（FET）的有源沟道。我们观察和解释的非单调色散的谐振频率与直流栅极电压（VgDC）。电子屏蔽对谐振器特性的影响可以在振幅中看到。我们观察到机械模式与VgDC的混合。我们还实验探测和定量解释的滞后非线性特性，作为VgDC的函数，使用Duffing方程的谐振器。
2010-01-18 cond-mat.mes-hall
Amplitude calibration of 2D mechanical resonators by nonlinear optical transduction
利用法布里-珀罗干涉技术对机械共振进行非接触表征是研究原子薄膜力学和动力学性质的有力工具。然而，通常不执行幅度校准，或者仅通过对设备参数（诸如其质量或温度）进行假设来执行幅度校准。在这项工作中，我们展示了一种校准技术，直接测量的振荡幅度，通过检测高次谐波所产生的非线性光学转换。采用这种技术，我们校准的二维纳米机械谐振器的共振振幅，而不需要知道他们的机械性能，驱动力，几何距离或激光强度。
2017-11-16 cond-mat.mes-hall
High-frequency nanotube mechanical resonators
我们报告了一种简单的方法来制造高频纳米管机械谐振器可重复。我们测量的谐振频率高达4.2 GHz的基本本征模和11 GHz的高阶本征模。使用短的悬浮纳米管和通过在纳米管中引入拉伸应力来实现高频共振。这些设备使我们能够确定单个纳米管的热膨胀系数，该系数为负，在室温下约为-0.7E-5 1/K。由纳米管制成的高频谐振器有望用于质量传感和量子极限实验。
2012-07-20 cond-mat.mes-hall
Stamp transferred suspended graphene mechanical resonators for radio-frequency electrical readout
我们提出了一种简单的微操作技术，将悬浮的石墨烯薄片转移到任何衬底上，并将它们与小的局部化门组装成机械谐振器。石墨烯的机械运动使用电的、射频（RF）反射读出方案来检测，其中时变石墨烯电容器反射f=5-6 GHz的RF载波，从而产生f +/- fm的调制边带。一个机械谐振频率高达fm=178 MHz的证明。我们发现硬化/软化Duffing效应对不同的样品，并获得一个临界振幅约40 pm的非线性在石墨烯机械谐振器的发病。作为DC偏置电压Vdc的函数的机械谐振的品质因数的测量表明，由于石墨烯电极中的运动诱导的位移电流引起的耗散在高频和大Vdc下是重要的。
2012-03-04 cond-mat.mes-hall
Symmetry breaking in a mechanical resonator made from a carbon nanotube
纳米管表现为半柔性聚合物，因为它们可以弯曲相当大的量。当将纳米管集成在机械谐振器中时，预期弯曲会破坏恢复电势的对称性。在这里，我们报告一个新的检测方法，使我们能够证明这种对称性破缺。该方法探测纳米管谐振器在接近零频率的运动;该运动是共振激发振动的第二泛音的低频对应物。我们发现，对称性破缺导致机械共振的光谱展宽，并在室温下下降到100以下的表观品质因数。室温下的低品质因数是纳米管谐振器的一个显著特征，其起源多年来一直难以捉摸。我们的研究结果揭示了对称破缺在纳米管谐振器力学中所起的作用。
2013-11-26 cond-mat.mes-hall
Ultrasensitive Displacement Noise Measurement of Carbon Nanotube Mechanical Resonators
基于单个碳纳米管的机械谐振器是质量和力的特殊传感器。这些超轻谐振器中的力灵敏度通常受到振动检测中的噪声的限制。在这里，我们报告了一个超灵敏的方案的基础上的RLC谐振器和低温放大器来检测纳米管的振动。我们还展示了一种新的机电纳米管谐振器的制造工艺，以减少悬浮纳米管和栅极之间的分离下降到$\sim 150$ ~nm。这些在检测和制造方面的进步使我们能够达到$0.5~\mathrm{pm}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$位移灵敏度。在300 mK低温下冷却的热振动被检测到，其信噪比高达17 dB。我们证明了$4.3~\mathrm{zN}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$力灵敏度，这是迄今为止用机械谐振器实现的最佳力灵敏度。我们的工作是对单个核自旋成像和研究不同量子电子输运机制中机械振动和电子之间耦合的重要一步。
2018-10-30 cond-mat.mes-hall
Electron pumping in graphene mechanical resonators
石墨烯中高频振动和金属传输的结合使其成为纳米机电设备的独特材料。在这封信中，我们表明，石墨烯为基础的纳米机电设备非常适合电荷泵，由于其传输系数的静电势和机械变形的扰动的敏感性，与潜在的新型小规模设备与有用的应用。
2012-03-02 cond-mat.mes-hall
Tension mediated nonlinear coupling between orthogonal mechanical modes of nanowire resonators
研究了双钳位InAs纳米线谐振器正交弯曲模之间的非线性耦合。这两个正交模是由基模的对称破缺和简并度提升形成的。当一个模式被驱动到大振幅时，出现了Duffing非线性。在这种情况下，由于大振幅振荡引起的张力，模式耦合，并反映在没有强烈驱动的模式的滞后响应中。我们研究了机械模式的驱动-驱动响应，以阐明非线性模式耦合在这种机械谐振器中的作用。这里研究的耦合模式的动力学可以证明是有用的技术应用，如纳米线为基础的矢量力传感。
2018-08-03 cond-mat.mes-hall
Ultra-compact injection terahertz laser using the resonant inter-layer radiative transitions in multi-graphene-layer structure
激光谐振腔的优化是设计高增益、低吸收损耗太赫兹半导体激光器的关键问题。在本文中，我们提出并优化了最近提出的太赫兹注入激光器基于隧道耦合石墨烯层之间的共振辐射跃迁的表面等离子体金属波导的几何形状。我们找到了对应于最大净模态增益的活性石墨烯层对的最佳数量。最大增益随频率的增加而增加，在8 THz处可以高达~ 500 cm-1，而激光谐振腔的阈值长度可以小至~ 50 mkm。我们的研究结果证实了在室温下工作的超紧凑电压可调石墨烯激光器的可能性。
2016-11-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Fractal-like mechanical resonators with soft-clamped fundamental mode
自相似结构自然发生，并已被用于工程奇异的物理特性。在这里，我们表明，声学模式的分形系统的张弦可以显示增加的机械品质因数由于耗散稀释的增强。我们描述了一个现实的谐振器的设计，其中的基本模式的品质因数的增强多达两个数量级相比，一个简单的字符串具有相同的大小和张力。我们的研究结果可以在力传感，腔量子光学力学和悬浮测试质量的实验开辟新的途径。
2019-12-16 cond-mat.mes-hall
Near-Field Terahertz Nanoscopy of Coplanar Microwave Resonators
超导量子线路是量子计算的主要平台之一。为了将超导量子计算推进到具有实际重要性的程度，识别和解决导致退相干的材料缺陷至关重要。在这里，我们使用太赫兹扫描近场光学显微镜（SNOM）来探测硅上湿蚀刻铝谐振器的局部介电特性和载流子浓度，硅是超导量子处理器最具特征的组件之一。使用最近开发的矢量校准技术，我们提取太赫兹介电常数从光谱接近微波馈线。拟合提取的介电常数的德鲁德模型，我们发现，在蚀刻的通道中的硅具有大于缓冲氧化物蚀刻硅的载流子浓度，我们探索后处理方法，以减少载流子浓度。我们的研究结果表明，近场太赫兹调查可以应用于定量评估和识别量子器件中潜在的损失通道。
2021-11-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Radio frequency electrical transduction of graphene mechanical resonators
我们报告了石墨烯机械谐振器的射频电读出。机械运动的驱动和检测直接通过使用矢量网络分析仪，采用本地门，以尽量减少寄生电容。研制了无电阻双钳位样品，在77 K时，其谐振频率约为34 MHz，品质因数约为10000，信噪比大于20 dB。除了比电射频混频方法快两个数量级之外，这项技术还为石墨烯在射频器件（如滤波器和振荡器）中的应用铺平了道路。
2010-12-20 cond-mat.mes-hall
Strong coupling between mechanical modes in a nanotube resonator
我们报告的纳米管谐振器的机械模式之间的非线性耦合。在泵-探测实验中揭示了耦合，其中示出了由泵力驱动的模式来修改用探测力测量的第二模式的运动。在第二系列实验中，我们仅用一个振荡力致动谐振器。机械共振的特点是具有可重复的下降，峰值和跳跃时，测量模式与另一种模式的频率比为2或3的异国情调的线形。传统的线形恢复失谐的频率比使用附近的栅电极上的电压。奇异的线形归因于机械模式之间的强耦合。控制与栅极电压的耦合强度的可能性，持有承诺的各种实验，如量子操纵，机械信号处理，和研究的量子到经典的转变。
2012-06-25 cond-mat.mes-hall
Nonlinear damping in mechanical resonators based on graphene and carbon nanotubes
碳纳米管和石墨烯可以制造出色的纳米机械谐振器。它们有望用于各种科学和技术应用，包括质量，力和电荷的传感，以及介观尺度下量子现象的研究。在这里，我们发现纳米管和石墨烯谐振器的动力学实际上是非常奇特的。我们提出了一个前所未有的情况下，机械耗散完全由非线性阻尼。作为一个惊人的结果，品质因数Q强烈地依赖于运动的幅度。这种情况是从根本上不同于其他谐振器，其耗散是由线性阻尼项占主导地位。我们认为，这种差异源于碳纳米管和石墨烯的降维。此外，我们利用非线性性质的阻尼，以提高品质因数的纳米管/石墨烯谐振器。
2011-03-09 cond-mat.mes-hall
Optomechanical coupling between a multilayer graphene mechanical resonator and a superconducting microwave cavity
由诸如石墨烯的二维晶体制成的机械谐振器的低质量密度、高频率和高品质因数的组合使得它们对于力感测/质量感测中的应用以及探索机械运动的量子机制具有吸引力。具有超导腔的微波光力学提供了精确的位置灵敏度，并且能够在量子基态中制备和检测机械系统。在这里，我们展示了一个多层石墨烯谐振器与高$\textit{Q}$超导腔之间的耦合，其品质因数高达220，000。利用热机械噪声作为校准，我们实现了17 fm/ $\sqrt{\text{Hz}}$的位移灵敏度。光机械耦合表现为光机械诱导反射（OMIR）和吸收（OMIA）的微波光子。我们观察到17分贝的机械微波放大和强大的光机械反作用的签名。我们提取的协同$C$，耦合强度的表征，定量地从测量没有自由参数，并找到$C=8$，有希望的石墨烯运动的量子制度。
2015-03-30 cond-mat.mes-hall
Cooling and Self-Oscillation in a Nanotube Electro-Mechanical Resonator
纳米机械谐振器被成功地用于将机械运动耦合到其他自由度，如光子，自旋和电子。使用光子可以有效地冷却和放大机械振动，但不能使用其他自由度。在这里，我们展示了一种简单而强大的方法，使用电子进行冷却，放大和自振荡。这是通过在稀释冰箱中通过悬浮的纳米管施加恒定（DC）电子电流来实现的。我们证明冷却到$4.6\pm 2.0$量子振动。我们还观察到自振荡，这可能会导致突出的不稳定性的电子输运通过纳米管。我们把观察到的冷却和自振荡的起源归因于一种非线性效应。这项工作表明，电子可能成为一个有用的资源，量子操纵的机械谐振器。
2019-03-12 cond-mat.mes-hall
Quantum entanglement of a tunneling spin with mechanical modes of a torsional resonator
我们求解了描述隧穿大自旋与扭转振子耦合的薛定谔方程。能谱研究了各种量子制度。计算了磁化率和噪声谱。研究表明，亚纳米振子的自旋与机械模的纠缠导致了自旋隧穿的退相干。对于较大的振荡器，隧穿自旋的存在可以通过共振时机械模式的分裂来检测。我们的研究结果适用于磁性分子耦合到纳米谐振器的实验。
2011-04-06 cond-mat.mes-hall
Parametric strong mode-coupling in carbon nanotube mechanical resonators
碳纳米管（CNTs）具有共振频率高、质量轻、品质因数高等优异性能，在纳米机械器件中的应用受到了广泛关注。在这里，我们报告的第一个实验实现的两个机械模式之间的参数强耦合在一个单一的CNT纳米机械谐振器，通过施加额外的微波泵。这种参量泵浦方法可以用来耦合具有任意频率差的机械模式。机械谐振器的性能检测单电子隧穿在低温下，这被发现是强耦合到两个模式。两个模式之间的耦合强度可以通过泵浦功率来调节，将耦合状态从弱设置为强。这种可调谐性可能是有用的，在进一步的声子操纵碳纳米管。
2016-12-27 cond-mat.mes-hall
Carbon nanotubes: Nonlinear high-Q resonators with strong coupling to single-electron tunneling
碳纳米管（CNTs）是一种与单电子隧穿强耦合的非线性高Q谐振器。我们首先描述几种方法来检测CNT谐振器的弯曲运动。接下来，我们说明了如何在量子点CNT谐振器中的单电子隧穿导致机械谐振频率的急剧下降和显着的阻尼。我们讨论了四种不同的贡献的CNT谐振器的非线性振荡：梁状机械非线性，由于栅极引起的机械张力，静电非线性和非线性由于单电子隧穿的非线性，并提供定量估计其强度。最后，我们展示了如何大响应的CNT谐振器的谐振频率的栅极电压或张力的变化，使CNT谐振器非常适合用于参数激励和研究不同的机械模式之间的耦合。
2012-05-22 cond-mat.mes-hall
Two-Mode Squeezed States and Entangled States of Two Mechanical Resonators
我们研究了一个由一个直流SQUID组成的器件，它的两个部分的环路作为两个机械谐振器。该器件可以模拟量子光学中的参量下转换过程。我们证明了两个过阻尼机械谐振器可以产生双模压缩态，其中两个机械谐振器的阻尼常数大于dc-SQUID和两个机械谐振器之间的耦合强度。因此，我们表明可以产生这两个机械谐振器的纠缠态。
2007-06-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
An opto-electro-mechanical system based on evanescently-coupled optical microbottle and electromechanical resonator
演示了二氧化硅光学微瓶谐振器和GaAs机电谐振器之间的消逝耦合。这种耦合提供了高的光学灵敏度和机械运动的有效压电可控性。基于光机检测和机电控制的光机电反馈控制在室温下的加热和冷却机制进行。这种反馈方案可以推广到具有任意结构和材料的机电谐振器中的热机械运动的有效控制。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
Self-organized synchronization of mechanically coupled resonators based on optomechanics gain-loss balance
我们研究集体非线性动力学的蓝失谐光机械腔，机械耦合到一个未驱动的机械谐振器。通过控制驱动场的强度，我们设计了一个机械增益，平衡了未驱动谐振器的损耗。这种增益-损耗平衡对应于两个耦合的机械谐振器同时进入自持极限环振荡状态的阈值。因此，根据机械耦合率、光致机械增益和弹簧效应以及谐振器之间的频率失配，出现了丰富的集体动力学集合，例如同相和异相同步。此外，我们引入了二次耦合，诱导增强的同相同步。这项工作显示了如何声子传输可以远程诱导耦合机械谐振器阵列的同步，并开辟了新的途径，计量，通信，声子处理，和新的存储器的概念。
2020-07-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Cooling a micro-mechanical resonator by quantum back-action from a noisy qubit
我们研究了量子位退相在量子反作用冷却机械谐振器中的作用。以超导磁通量子比特为例，我们证明了只有当量子比特的退相速率足够低时，才能实现机械谐振器的基态冷却。
2009-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Demonstration of Motion Transduction Based on Parametrically Coupled Mechanical Resonators
高精度、低反作用的机械谐振器运动的普适传感在超微弱信号检测中具有至关重要的意义，而超微弱信号检测在现代物理学中起着基础性的作用。在这里，我们提出了一个通用的方案，机械转移的谐振器的运动不能直接测量到一个可以精确测量使用机械频率转换。实验结果表明，该方案在室温下的运动不精确度和反作用力均低于目标谐振腔的本征能级，与理论预测一致.这里开发的方案提供了一个任意的机械谐振器和高量子效率的位移传感器之间的有效接口，并有望在高要求的机械力测量中找到广泛的应用。
2013-05-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cavity cooling of a mechanical resonator in the presence of two-level-system defects
通过量子反作用力的腔冷却可以从机械谐振器提取热波动以到达量子基态。机械谐振器中的表面或体两能级系统（TLS）缺陷可以通过形变势与机械模式耦合，并对冷却过程产生显著影响。在这里，我们开发了一个理论来研究腔冷却的机械模式中存在的TLS缺陷，使用绝热消除技术。我们的结果表明，冷却过程强烈依赖于共振和阻尼率的TLS。
2011-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cooling of a Micro-mechanical Resonator by the Back-action of Lorentz Force
采用半经典方法，我们描述了一个芯片上的冷却协议的微机械谐振器采用超导磁通量子比特。由谐振器位移的被动反作用产生的洛伦兹力可以通过向量子比特施加适当的微波驱动来冷却机械谐振器的热运动。我们表明，这种芯片上的冷却协议，具有良好的控制冷却功率和被动反作用的可调响应时间，可以是非常有效的。在适当的实验参数下，谐振腔的有效模温可以降低几个数量级。
2009-02-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dynamic manipulation of mechanical resonators in the high amplitude regime through optical backaction
腔光学机械通过反作用冷却和放大实现机械谐振器的主动操纵。这种用延迟的光学力来控制机械运动的能力最近刺激了一场在量子基态实现机械谐振器的竞赛。在这里，而不是淬火光机械运动，我们证明了高振幅操作的纳米机械谐振器，利用一个高效的声子产生过程。在这种情况下，纳米机械谐振器从光场获得足够的能量，以克服双阱势的大能量势垒，导致纳米机械减速和零频率奇异性，如早期理论所预测的。除了小力的参数放大的基础研究和兴趣，光学机械反作用也预计为研究离散力学状态打开新的窗口，并促进应用。在这里，我们实现了一个非易失性的机械存储器元件，其中位写入和复位，通过控制跨越屏障的机械阻尼经由光机械反作用。我们的研究为耦合机械谐振腔系统的能量动力学提供了新的视角，并使利用腔光力学原理的新型功能器件成为可能。
2011-09-22 cond-mat.mes-hall physics.optics
Micromechanical field-effect transistor terahertz detectors with optical interferometric readout
本文研究微机械场效应晶体管（MMFET）对太赫兹信号的响应，利用微悬臂梁作为浮置栅极和干涉仪反射镜，结合机械与等离激元共振及光学放大实现有效太赫兹探测。
2023-06-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Coherent phonon dynamics in spatially separated graphene mechanical resonators
机械谐振器中的振动模式为经典信息和量子信息的接口和操纵提供了一个有希望的候选者。远距离机械谐振器之间的相干动力学的观察可以是可扩展的基于声子的应用的关键一步。在这里，我们报告了可调谐相干声子动力学的架构，包括三个石墨烯机械谐振器串联耦合，其中所有的谐振器可以通过控制门上的电信号来操纵。我们演示了空间分离的谐振器之间的相干拉比振荡间接耦合通过中间谐振器作为声子腔。拉比频率与控制门上的微波爆发功率非常吻合。我们还观察到拉姆齐干涉，其中振荡频率对应于这些谐振器之间的间接耦合强度。这种相干过程表明，振动模式中编码的信息可以在空间上分离的谐振器之间传输和存储，这可以打开基于按需声子的信息处理的场所。
2020-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Metamaterial Renormalization of Superconducting Josephson Plasmons in La$_{1.85}$Sr$_{0.15}$CuO$_4$
本研究通过超材料谐振器阵列与铜氧化物超导体LSCO的约瑟夫森等离激元耦合，实现了太赫兹频率的重整化，并展示了可调谐ENZ超材料的非线性响应，为腔操控超导研究提供了新视角。
2024-03-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
Kerr-like nonlinearities in an optomechanical system with an asymmetric anharmonic mechanical resonator
在基于Bogoliubov平均法的非久期微扰理论框架下，研究了具有非对称非简谐机械谐振腔的光机系统。在哈密顿量中出现了光子与振动量子的交叉克尔相互作用和类克尔自相互作用。这些相互作用由机械谐振器的振荡的三次和四次非线性以及在机械位移中是线性的腔-谐振器相互作用引起。我们证明了振动量子数的非线性行为，并发现这种行为是由交叉克尔相互作用控制的。结果表明，在没有驱动和耗散的情况下，腔（或机械谐振器）的构造的叠加Yurke-Stern-like态在某些时候解开系统的纠缠模式。所得到的结果提供了新的可能性，控制光学机械系统的非对称机械振荡。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Tunable coupling of two mechanical resonators by a graphene membrane
耦合纳米机械谐振器是有趣的基础研究和实际应用，因为它们提供了丰富的和可调的振荡动力学。目前，这种系统中的机械耦合通常由固定的几何形状（诸如谐振器的关节夹持点或位移相关力）来介导。在这里，我们展示了一个石墨烯集成的机电系统，由两个物理上分离的机械谐振器组成-一个梳状驱动器和一个悬浮的硅梁-它们通过石墨烯膜可调谐地耦合。此外，石墨烯膜为两个谐振系统硅结构提供了灵敏的电读出，在0.4~ 24 MHz的频率范围内显示出16种不同的模式。此外，通过在石墨烯膜上施加静电势到硅谐振器之一，我们控制的机械耦合，量化的$g$因子，从20 kHz到100 kHz。我们的研究结果铺平了道路耦合纳机电系统需要可控的机械耦合谐振器。
2020-11-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Energy Measurements and Preparation of Canonical Phase States of a Nano-Mechanical Resonator
我们表明，一个连续的量子非爆破测量的能量的纳米机械谐振器可以实现通过监测谐振器的量子点接触通过库珀对盒。这种技术可以进一步用于制备两个谐振器的高度非经典态，例如正则相位参考态和所谓的“正午”态。
2007-10-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nondeterminstic ultrafast ground state cooling of a mechanical resonator
我们提出了一种通过在辅助磁通量子比特上重复随机时间间隔测量来实现机械谐振器基态冷却的超快可行方案。我们发现，基态冷却可以实现与\emph{several}这样的测量。冷却效率几乎不依赖于任何两个连续测量之间的时间间隔。该方案对环境噪声也具有较强的鲁棒性。
2011-03-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Ultrafast opto-mechanical terahertz modulators based on stretchable carbon nanotube thin films
对于太赫兹（THz）波的应用，可调谐和快速调制是非常重要的。利用光泵浦太赫兹探测光谱技术研究了单壁碳纳米管（SWCNTs）薄膜的超快载流子复合寿命，在光激发下，其信号具有很高的相对变化，使其成为高速调制器的理想候选材料。在这里，单壁碳纳米管薄膜和可拉伸基板的组合促进了应变下的单壁碳纳米管的机械性能的研究，并使一种新型的光机械调制器的发展。通过对SWCNT膜施加一定的应变，可以微调有效的片电导和调制深度，以优化设计的调制器。由于单壁碳纳米管网络的结构修饰，调制器在应变下表现出3-4个数量级的光电导变化。拉伸用于控制THz信号，在没有应变的情况下调制深度为100%左右，在40%的高应变操作下调制深度为65%。调制器对光束偏振的敏感性也被示出，这也可能对可拉伸偏振器的设计派上用场。我们的研究结果为基于单壁碳纳米管薄膜的高灵敏度可拉伸器件的设计提供了基础。
2022-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics
Coherent phenomena in terahertz 2D plasmonic structures: strong coupling, plasmonic crystals, and induced transparency by coupling of localized modes
III-V异质结构中的等离子体系统（诸如石墨烯和二维电子气（2DEG））的器件应用包括太赫兹检测器、混频器、振荡器和调制器。这些二维（2D）等离子体激元系统不仅非常适合于器件集成，而且能够通过施加的电场实现欠阻尼等离子体激发的宽可调谐性。我们提出了多个电压调谐的GaAs/AlGaAs二维等离子体共振器在太赫兹辐射下的相干耦合演示。通过利用等离子体零差混合机制将等离子体波的近场下变频为DC信号，我们在低温下直接检测耦合等离子体微谐振器结构的光谱。在所研究的器件中的2DEG可以被解释为等离子体激元波导，其中多个栅极端子控制2DEG动力学电感。当2DEG的栅极调谐是空间周期性的时，一维有限等离子体激元晶体形成。这导致亚波长结构，非常像超材料元件，但布拉格散射来自重复晶体单元的等离子体波。观察到等离子体激元晶体带边的50%原位调谐。通过引入栅控缺陷或简单地终止晶格，在等离子体晶体中产生局域态。由于缺陷模和晶体表面态（称为Tamm态）的耦合，有限晶体边界处的固有不对称性产生了诱导的类双折射现象。所展示的耦合等离子体共振器的主动控制为灵敏的直接和外差THz检测、平面超材料和慢光器件开辟了以前未探索的途径。
2016-05-10 cond-mat.mes-hall physics.optics
Minimization of phonon-tunneling dissipation in mechanical resonators
微米级和纳米级机械谐振器最近已经成为用于先进技术应用（例如，移动通信和惯性传感器）的普遍存在的装置，并且作为用于基础科学工作的新颖工具。它们的性能在许多情况下受到机械阻尼的有害影响的限制。在这里，我们报告了一个显着的进步，了解和控制一般的机械谐振器中的支持引起的损失。我们首先介绍一个有效的数值求解器，基于“声子隧穿”的方法，能够预测高品质的机械谐振器的设计限制阻尼。此外，通过仔细的设备工程，我们隔离支持引起的损失，并进行第一次严格的实验测试，这种损失机制的强几何依赖性。我们的结果与理论非常吻合，证明了我们方法的预测能力。结合互补耗散机制的最新进展，我们的声子隧穿求解器代表了一个重要的一步，准确预测的机械品质因数。
2010-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Electronic state back action on mechanical motion in a quantum point contact coupled to a nanomechanical resonator
该研究探究纳米机械谐振器与量子点接触耦合时电子态对机械运动的反作用，发现电导与频率相关，构建模型解释频率偏差，并提出用于研究准一维系统态密度的机电方法。
2024-05-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
High quality factor graphene-based 2D heterostructure mechanical resonator
基于低维材料的超轻机械谐振器非常适合作为微小力或质量变化的特殊换能器。然而，低维度也为最小化电阻损耗和发热带来了挑战。在这里，我们报告了一种新的方法，旨在结合不同的2D材料来应对这一挑战。我们制作了一个异质结构的机械谐振器组成的几层二硒化铌（NbSe $_2$）由两个石墨烯片封装。该混合膜在低温下显示出高达245'000的高品质因数，与最好的少层石墨烯机械谐振器相当。与少层石墨烯谐振器相比，该器件显示出归因于NbSe $_2$层的较低电阻率的降低的电损耗。固有品质因数的特有的低温度依赖性指向在电子系统上松弛的两能级系统上的耗散。我们的高灵敏度读出是通过将膜耦合到超导腔来实现的，这允许将混合机械谐振器集成为未来量子线路中的灵敏和低损耗换能器。
2018-09-17 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
