Detection of qubit-oscillator entanglement in nanoelectromechanical systems
过去几年的实验表明，有可能使纳米机械谐振器和超导量子比特接近量子体系，并以接近海森堡不确定性极限的精度测量它们的属性。因此，我们将在纳米机械系统中经常看到真正的量子效应，这只是一个时间问题。量子力学的标志之一是纠缠态的存在。我们提出了一个现实的情况下，使其有可能检测纠缠的机械谐振器和量子位在纳机电设置。检测方案仅涉及耦合到振荡器和量子位的原子点接触的标准电流和噪声测量。这种设置可以允许第一次观察固态连续和离散量子系统之间的纠缠。
2010-05-11 cond-mat.mes-hall
Black Phosphorus Nanoelectromechanical Resonators Vibrating at Very High Frequencies
我们报告的实验演示的一种新型的纳米机电谐振器的基础上黑磷晶体。通过高效的干转移技术，结晶黑磷薄片被利用来使鼓面谐振器在高和非常高的频率（HF和VHF波段，高达~ 100 MHz）下振动。我们调查的黑磷晶体的共振振动响应，通过设计电和光激发方案，除了测量这些悬浮纳米结构中的非驱动热机械运动。厚度从约200 nm下降到约20 nm的薄片清楚地表现出从板到膜状态的弹性特征。纳米机械共振的频域和时域测量都表明，非常薄的黑磷晶体对可移动和振动设备以及半导体换能器具有有趣的前景，其中高速机械运动可以耦合到黑磷的吸引人的电子和光电特性。
2015-04-04 cond-mat.mes-hall
Thermoelectric transport through a quantum nanoelectromechanical system and its backaction
我们提出了一个全面的研究量子纳米机电系统（NEMS）描述的单电子晶体管（SET）耦合到量子纳米机械谐振器（NR）的热电输运性质。的量子NR上的电子电流的影响进行了研究，特别强调如何设置NR耦合强度在这样的NEMS中发挥作用。我们发现，SET-NR耦合不仅能够抑制或增强热电流，而且还可以改变其方向。研究了NR对SET热电系数的影响，发现即使是很小的SET-NR耦合也能显著抑制热电优值ZT。最后，我们研究了电流对天然橡胶的反作用，并讨论了加热或冷却天然橡胶的可能途径。我们发现，通过适当地调整栅极电压，可以消除反作用，这可能会找到可能的应用，以提高检测设备的灵敏度。
2015-01-09 cond-mat.mes-hall
Anomalous suppression of the shot noise in a nanoelectromechanical system
本文报道了在序贯隧穿机制下，耦合到非相干动力学振子的单能级量子点的弛豫诱导噪声抑制。结果表明，弛豫引起的点的输运性质的质的变化，这取决于电子-声子耦合的强度和施加的电压。特别是，发现电压和弛豫的临界阈值，使得低于1/2的Fano因子的抑制是可能的。此外，取决于偏置大于或小于上述阈值，通过增加弛豫来增强或抑制电流。这些结果存在的任何强度的电子-声子耦合，并证实了一个四态玩具模型。
2006-07-10 cond-mat.mes-hall
Quantum Description of Shuttle Instability in Nanoelectromechanical Single Electron Transistor
研究了量子点的量子化机械振动耦合到电子通过量子点中的单能级的相干隧穿的系统中纳机电效应的电压依赖性。据发现，有两个不同的制度取决于所施加的电压的值。如果偏置电压低于某个阈值，则机械子系统的状态位于其基态附近。如果偏置电压高于阈值，则系统变得不稳定，这表现在位移的期望值是具有指数增加幅度的时间的振荡函数。这可以解释为量子体系中的穿梭不稳定性。
2003-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Nanoelectromechanical Systems
纳米机电系统（NEMS）是耦合到类似尺寸的电子设备的纳米到微米尺度的机械谐振器。NEMS显示了快速，超灵敏的力显微镜和加深我们的理解如何经典动力学产生的近似量子动力学的承诺。本文首先对NEMS进行了综述，然后描述了其经典动力学的某些方面。特别是，我们表明，弱耦合的电子设备上的机械谐振器的行动可以有效地是一个热浴，尽管该设备是一个驱动，远离平衡系统。
2005-02-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech quant-ph
Macroscopic quantum tunneling in nanoelectromechanical systems
在力学自由度中的量子现象的实验观察是困难的，因为系统在低能量和量子极限处变成线性的，因此处于对应极限。在这里，我们研究如何访问量子现象的弯曲纳米机械系统的强烈偏转的电压。在亚稳态附近，在零点能量的尺度上，可以实现机电势的显著非线性。然后，系统可以通过宏观量子隧穿（MQT）从亚稳态逃逸。我们考虑两个模型系统悬挂在电压门，即，石墨烯片，和碳纳米管。我们发现，该现象的实验演示是目前可能的，但要求，因为MQT交叉温度落在毫开尔文范围内。碳纳米管被认为是最有前途的系统。
2011-11-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Temperature Measurement and Phonon Number Statistics of a Nanoelectromechanical Resonator
测量热力学量可能容易，也可能不容易，这取决于所研究的系统。对于宏观物体，测量温度可以像测量水银柱与物体接触时上升多少一样简单。在小尺度的量子机电系统中，这种简单的方法是不可用的，并且总是检测过程干扰系统状态。在这里，我们提出了一种方法，用于测量两端夹紧的半导体薄膜上的温度。在该方法中，膜介导两个传输线谐振器（TLR）之间的电容耦合。第一TLR具有强分散性，即其衰减速率大于其驱动，并且其作用是以脉冲方式泵送膜与第二TLR之间的相互作用。通过对第二TLR的正交脉冲测量进行平均，我们展示了如何确定膜的温度。此外，通过添加耦合到第二TLR的约瑟夫森结，显著改善了在该方法中直接访问的膜状态的统计描述。
2015-08-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Microwave cavity-enhanced transduction for plug and play nanomechanics at room temperature
具有越来越高的品质因数的纳米机械谐振器在纳米机电系统（NEMS）中的能量存储和损耗机制的最新见解之后被启用。因此，需要有效的、非耗散的换能方案来避免耦合损耗的主要影响。我们提出了一种集成NEMS传感器的基础上，微波腔介电耦合到一个阵列的双箝位预应力氮化硅梁谐振器。这种腔增强检测方案允许在室温下解析谐振器的布朗运动，同时在6.6 MHz下保持其290，000的高机械品质因数。此外，我们的方法构成了一个“光”的机械系统，其中微波场的反作用效应被用来改变谐振器的有效阻尼。特别是，腔泵浦自振荡产生的线宽只有5赫兹。由此，实现了由仅两个微波连接器连接的免调节、全集成和自驱动的纳米机电谐振器阵列，这对于传感和信号处理中的应用可能是有用的。
2011-12-27 cond-mat.mes-hall
Coupled multimode optomechanics in the microwave regime
微机械和纳米机械谐振器的运动可以耦合到电磁场。这允许探索相互作用，并引入新的手段来操纵和控制光和机械运动。这样的光学机械系统最近已经在涉及耦合到超导微波谐振器的纳米机械梁的纳米机电系统中实现。在这里，我们提出的光学机械系统，涉及多个，耦合微波谐振器。与光学领域中的类似系统相比，控制微波模式之间的光子交换的耦合频率自然与典型的机械频率相当。例如，这使得操纵微波场的新方法成为可能，例如在不同模式之间机械地驱动相干光子动力学。特别是，我们调查两个设置，其中电磁场耦合线性或二次的纳米机械梁的位移。后一种方案允许执行QND Fock状态检测。对于实验现实的参数，我们预测的可能性，以测量一个单独的量子跃迁从机械基态的第一激发态。
2010-05-12 cond-mat.mes-hall
Phonon antibunching effect in coupled nonlinear micro/nanomechanical resonator at finite temperature
在这项研究中，我们研究了耦合非线性微/纳机电系统（MEMS/NEMS）谐振器在有限温度下的声子反聚束效应。在弱驱动极限下，通过求解稳态Liouville-vonNeumann主方程，给出了声子反聚束的最佳条件。我们发现，在低温下，声子反聚束效应发生在弱非线性和机械耦合的制度，这是证实了解析和数值解。我们还发现，热噪声可以降低甚至破坏不同的机械耦合强度的反聚束效应。此外，从强反聚束到聚束的声子关联已被观察到的温度域。最后，我们发现，在有限温度的情况下，一个适当的强驱动将有助于保持最佳的声子相关对热噪声。
2017-11-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Synchronization of two anharmonic nanomechanical oscillators
我们研究了基于非谐纳米机电谐振器的振荡器的同步。我们的实验实现允许前所未有的观察和控制参数的动态同步。我们发现实验数据和理论描述的反应耦合Duffing谐振器与完全饱和的反馈增益之间的定量协议。在同步状态下，我们证明振荡器的相位噪声显着降低，这对于传感器和时钟应用至关重要。我们的工作建立了从纳米机械谐振器构建的振荡器网络形成了一个理想的实验室，以研究其高品质因数，小占地面积，易于与现代电子信号处理技术的协同集成的同步。
2013-05-03 cond-mat.mes-hall
Finite time Stückelberg interferometry with nanomechanical modes
Stückelberg干涉法描述了两个强耦合模在通过避免的能级交叉的双通道期间的干涉。在这项工作中，我们实验研究有限时间效应的Stückelberg干涉，并提供一个精确的解析解的Stückelberg问题。在不同的限制近似这个解决方案揭示了未知的参数制度的Stückelberg干涉。在实验上，我们研究这些制度，使用一个纯粹的经典，强耦合的纳米力学高品质因数的双模系统。经典的双模系统由高应力氮化硅弦谐振器的面内和面外基本弯曲模式组成，通过电梯度场耦合。介电控制和微波腔增强的纳米机电系统的通用转导允许实验访问所有理论上预测的Stückelberg参数制度。我们利用我们的实验和理论研究结果，通过研究依赖于特征系统控制参数的Stückelberg干扰的发作，并获得两种模式之间的特征激励振荡，即使没有明确的需要穿越避免交叉。所提出的理论不仅限于经典的力学双模系统，而且可以应用于每一个强耦合（量子）二能级系统，例如自旋1/2系统或超导量子比特。
2016-09-16 cond-mat.mes-hall
Nonlinearity in nanomechanical cantilevers
Euler-Bernoulli梁理论被广泛用于成功预测微纳米悬臂梁的线性动力学。然而，它的能力来表征这些设备的非线性动力学尚未得到严格的评估，尽管它在纳米机电系统的发展。在这篇文章中，我们报告了第一个高度控制的测量的非线性响应的纳米机械杠杆使用超线性检测系统。这是进行广泛的设备，以探测欧拉-伯努利理论在非线性制度的有效性。我们发现，它的预测强烈偏离我们的测量的基本弯曲模式的非线性，这表明一个系统的纵横比（长/宽）的依赖与随机散射。这与第二种模式相反，第二种模式总是与理论相一致。这些发现强调了基本模式中惯性和几何非线性效应之间的微妙平衡，并强烈激励进一步的工作，以发展超越欧拉-伯努利近似的理论。
2013-01-09 cond-mat.mes-hall
Homoclinic orbits and chaos in a pair of parametrically-driven coupled nonlinear resonators
我们研究了一对参数驱动耦合非线性机械谐振器的动态特性，这种谐振器通常会在涉及微机电和纳机电系统（MEMS & NEMS）的应用中遇到。我们利用弱阻尼的特点，这些系统进行多尺度分析，并获得振幅方程，描述系统的慢动态。这幅图使我们能够揭示在慢运动方程的可积部分的动力学中同宿轨道的存在。使用由Kovacic和Wiggins [Physica D，57，185（1992）]开发的高维Melnikov方法的一个版本，我们能够获得明确的参数值，这些轨道在完整的系统中持续存在，包括Hamilton和非Hamilton扰动，形成所谓的Shilnikov轨道，表明可积性的损失和混沌的存在。我们的分析计算的Shilnikov轨道的数值证实。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall nlin.CD
A nanomechanical resonator coupled linearly via its momentum to a quantum point contact
我们使用Born-Markov近似的主方程方法来研究纳米机电系统的对称频率电流噪声谱和振荡器稳态，其中纳米级谐振器通过其动量线性耦合到量子点接触（QPC）。我们的电流噪声谱显示出QPC电流和振荡器上的反作用力之间的量子相关性的清晰特征，在相对隧穿相位（η= -π/2）的值处，这种相关性预计将被最大化。我们还表明，振荡器的稳态服从经典的Fokker-Planck方程，但可以在动量耦合探测器浴和位置耦合环境浴的存在下经历热机械噪声压缩。此外，完整的主方程清楚地表明，一半的检测器的反作用与电子隧穿，表示偏离模型的检测器作为一个有效的浴，并建议在较低的偏置电压，更强的隧穿和/或更强的耦合有效的未来的计算可能会揭示有趣的量子效应的振荡器动力学。
2012-04-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum simulation of the Anderson Hamiltonian with an array of coupled nanoresonators: delocalization and thermalization effects
探讨了利用纳机电系统作为量子多体效应模拟工具的可能性。结果表明，静电耦合纳米谐振器阵列可以有效地模拟玻色-哈伯德模型没有相互作用，对应的单声子制度的安德森紧束缚模型。采用一个密度矩阵形式的系统耦合到一个玻色热浴，我们研究无序和热化之间的相互作用，专注于离域过程。据发现，声子人口保持本地化很长一段时间在足够低的温度下，随着温度的升高，本地化迅速失去由于热泵激到阵列中，在平衡中产生一个完全热化的系统。最后，我们考虑了一个可能的实验设计来测量声子人口的阵列中的超导transmon量子位耦合到个人的纳米谐振器。我们还考虑了使用所提出的量子模拟器实现连续时间量子行走的可能性。
2016-05-30 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
Collective Dynamics in Arrays of Coupled Nonlinear Resonators
近年来，由于微机电和纳机电系统（MEMS和NEMS）领域的快速发展，耦合机械谐振器的集体非线性动力学的研究重新受到关注。我们回顾了广泛的集体动力学现象，同时强调了共同的概念和理论工具，我们已经开发了治疗它们。我们提供了详细的推导振幅方程，这使我们能够获得减少我们的复杂系统的相关动态的描述。我们应用这些振幅方程来研究（a）共振响应参数激励;（b）模式选择，或扩展模式之间的非线性竞争的情况下的多稳定性;（c）形成和动力学的固有局域模式（ILM）;和（d）自发同步的振荡器具有不同的频率。从分析不同的振幅方程得到的所有预测与基本运动方程的数值解非常一致，这表明预测的效果可以在真实的微机械或纳米机械谐振器阵列中观察到，从而激发了这些系统中的新实验。
2011-11-12 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Comment on "Nonlinear photoluminescence spectra from a quantum dot-cavity system revisited" by Yao et al. and "Photoluminescence from Microcavities Strongly Coupled to Single Quantum Dots" by Ridolfo et al
我们驳斥了对我们在非相干泵浦下强耦合工作的批评。
2009-10-05 cond-mat.mes-hall
Coexistence of Coulomb blockade and zero bias anomaly in a strongly coupled quantum dot
测量了通过与金属引线良好耦合的金属量子点的电流-电压特性。结果表明，I-V曲线由两部分组成。一个是在费米能级的隧道导电性的抑制和第二个是一个振荡的功能，随着栅极电压的变化。结果表明，在非对称强耦合量子点中，零偏压反常和库仑阻塞现象共存。
2010-07-25 cond-mat.mes-hall
Polaronic memristor strongly coupled to electrodes
在强变形分子量子点中，由于电子-振子相互作用（EVI）产生的吸引电子关联可以克服极化子的直接库仑排斥。如果它实现了，则在弱耦合到电极的简并非绝热分子桥的I-V特性中出现切换，从而提供了一条通向超快“忆阻器”（记忆电阻器）的路线，作为未来振荡器、放大器和其他重要电路元件的基础。在这里，我们将极化子忆阻器的理论扩展到与引线强耦合的绝热MQDs，并表明MQD（或其他多级能量结构）的简并性以及极化子-极化子吸引力也是其在强耦合机制中的开关行为的必要成分。
2009-05-20 cond-mat.mes-hall
Entanglement fidelity for electron-electron interaction in strongly coupled semiclassical plasma and under external fields
本文研究了强耦合半经典等离子体中AB通量场和电场对电子-电子相互作用的影响。我们发现，弱外场是维持强耦合半经典等离子体中低能弹性电子-电子相互作用所必需的。研究了相互作用过程中的纠缠保真度。我们用分波分析方法导出了纠缠保真度。我们发现，在弱电场下，电子-电子相互作用的保真度比随入射能量的增加而增加，但在强电场下，电子-电子相互作用的保真度比保持不变或几乎为零。我们的研究结果提供了一个宝贵的信息，如何在一个强耦合半经典等离子体中的低能量弹性电子-电子相互作用的纠缠保真度的效率可以通过外部场的存在下的影响。
2018-06-22 cond-mat.mes-hall
Charge spectrometry with a strongly coupled superconducting single-electron transistor
我们使用超导单电子晶体管作为直流静电计，它与另一个晶体管的金属岛强耦合。通过这种设置，可以直接测量岛上的电荷分布。强电容耦合是通过多层制造技术实现的，该技术允许我们使耦合电容大于结电容。使用正统的单电子隧穿理论对该系统进行了模拟，结果与测量结果非常吻合。
2001-05-14 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Modeling of MEMS Fixed-Fixed beams
本文提出了一种新的机电耦合模型，它是对经典平行板近似的改进。该模型采用双曲线函数来考虑电子束的变形形状和静电场。在此基础上，该模型可以准确地计算一个固定-固定梁受到施加电压和开关电容-电压特性，而无需使用平行板假设。为了验证模型，将模型解与ANSYS有限元结果和实验数据进行了比较。结果表明，该模型在残余应力占主导地位和拉伸占主导地位的情况下工作得特别好。该模型表明，非线性拉伸可以显著提高吸合电压，扩展束流最大行程。基于该模型，对石墨烯纳米机电系统（NEMS）谐振器进行了模拟，模拟结果与实验数据吻合良好。耦合双曲线模型表明其指导RF微机电系统（MEMS）电容开关和NEMS器件的设计和优化的能力。
2017-07-21 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Green's functions perspective on nonequilibrium thermodynamics of open quantum systems strongly coupled to baths
我们给出了非平衡格林函数（NEGF）的观点，热力学公式的开放量子系统强烈耦合到浴。散射的方法意味着热力学考虑的一个超级系统（系统加浴）弱耦合到外部超级浴相比，考虑热力学的一个系统强耦合到它的浴。我们分析这两种方法从NEGF的角度来看，并认为后者产生的热力学配方与动力学（量子输运）描述一致的可能性。
2020-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Spin dynamical phase and anti-resonance in a strongly coupled magnon-photon system
通过微波透射测量，对强耦合磁振子-光子系统进行了实验研究。反共振，即微波传输的抑制，被观察到，指示磁振子响应和驱动微波场之间的相对相位变化。我们表明，这种反共振特性可以用来解释耦合磁振子-微波系统的相位演化，并应用这种技术来揭示磁振子暗模的相位演化。我们的工作为强耦合系统的相位分析提供了一个标准的程序，使每个子系统的相位特性，并可以普遍适用于其他强耦合系统。
2016-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic localized modes in parametrically-driven arrays of nonlinear resonators
我们研究了微机电和纳机电系统（MEMS和NEMS）中参数驱动非线性谐振器阵列中的固有局域模（ILM）或孤子。分析是使用振幅方程的形式的非线性薛定谔方程与非线性阻尼（也被称为强迫复杂的金-朗道方程），这是直接从基本方程的耦合谐振器的运动，使用多尺度的方法。我们调查的创建，稳定性和相互作用的ILM，表明它们可以形成绑定状态，并在一定条件下，一个ILM可以分裂成两个。我们的研究结果证实了基本的谐振器的运动方程的模拟，这表明可能的实验测试的理论。
2009-08-13 cond-mat.mes-hall nlin.PS
Spectroscopy of three strongly coupled flux qubits
我们对三个强耦合四结通量量子比特系统进行了光谱测量。所研究的样品涵盖了广泛的参数范围，相邻量子位之间的耦合能量在0.75 GHz和6.05 GHz之间变化。观察到的复杂光谱符合八能级理论。这些实验对于实现量子比特之间的可调谐耦合具有重要意义。
2006-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Entanglement between charge qubit states and coherent states of nanomechanical resonator generated by AC Josephson effect
我们考虑了一个纳米机电系统，该系统由一个可移动的库珀对盒量子比特组成，该量子比特受到一个静电场的作用，并通过隧穿过程耦合到两个体超导体。我们认为量子比特动力学与量子振荡器的动力学有关，并证明了如果满足一定的谐振条件，则在超导体之间施加的偏置电压会产生由量子比特态和振荡器的相干态的纠缠表示的状态。结果表明，这种纠缠的结构可以控制的偏置电压的方式，产生的纠缠，将所谓的猫态-相干态的叠加。通过分析纠缠熵和相应的Wigner函数，我们刻画了这种态的形成和发展。实验上可行的检测的效果，通过测量的平均电流也被认为是。
2021-12-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dipolariton formation in quantum dot molecules strongly coupled to optical resonators
本文研究了双量子点与微腔的共振隧穿过程。确定了点间隧穿效应对光-物质杂化态的影响，并证明了它们的亮度和相应的偶极矩的可调谐性。这些结果预测偶极化激元产生的人工分子耦合到光学谐振腔，并提供了一个有前途的方案，控制的发射效率和激子极化激元的相干时间。
2018-11-07 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coupling carbon nanotube mechanics to a superconducting circuit
机械谐振器的量子行为是一个新的和新兴的领域，最近的实验达到量子基态。碳纳米管谐振器的高频率、小质量和大品质因数使其在量子纳米力学应用中具有吸引力。实现谐振器基态的实验中的常见元件是耦合到谐振器运动的第二量子系统，例如相干光子或超导装置。然而，对于纳米管来说，由于其尺寸小，这是一个挑战。在这里，我们将碳纳米机电（NEMS）设备耦合到超导电路。悬浮的碳纳米管在超导量子干涉仪（SQUID）中既是超导结又是运动元件。我们观察到一个强大的调制通过SQUID从位移的纳米管的通量。将这种SQUID扩展到超导谐振器和量子位应该能够在单声子水平上检测和操纵纳米管机械量子态。
2012-09-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
