研究人员开发出新方法将光与在表面滑动的声波耦合。

罗彻斯特大学的研究人员 利用表面声波克服了实现量子互联网过程中的一个重大障碍。在 《自然通讯》杂志 发表的 一项新研究中，罗彻斯特 光学研究所 和 物理与天文系的科学家 描述了一种将光和声粒子配对的技术，该技术可用于将存储在量子系统中的信息(量子比特)忠实地转换为光场，从而可以进行长距离传输。

什么是表面声波?

表面声波是一种沿材料外部滑动的振动，就像海浪或期间地面的震动一样。它们有各种各样的应用——我们手机的许多电子元件都有表面声波滤波器——因为它们可以形成非常精确的腔体，可用于导航等用途的精确计时。但科学家也开始将它们用于量子应用。

“在过去的十年里，表面声波已经成为量子应用的良好资源，因为声子或单个声音粒子能够很好地与不同的系统耦合，” 光学和物理学副教授William Renninger说。

使用现有方法，可以通过压电材料获取、操纵和控制表面声波，从而将电能转化为声波，反之亦然。然而，这些电信号必须施加到插入声腔中间的机械手指上，这会通过散射声子的方式引起寄生效应，而这种效应必须得到补偿。

利用光来操纵表面声波

Renninger 的实验室没有将声子与电场耦合，而是尝试了一种侵入性较小的方法，将光照射到腔体上，从而无需机械接触。

“我们能够将表面声波与光强耦合，” 光学博士生 、论文第一作者 Arjun Iyer 说道。“我们为这些波设计了声腔，或者说微型回声室，声音可以在其中持续很长时间，从而实现更强的相互作用。值得注意的是，我们的技术适用于任何材料，而不仅仅是可以电控制的压电材料。”

Renninger 的团队与物理学副教授 John Nichol的实验室合作 ，制造了研究中描述的表面声波装置。除了产生强量子耦合外，这些装置还具有制造简单、尺寸小、能够处理大量功率等优点。

除了在混合量子计算中的应用之外，该团队表示，他们的技术还可用于光谱学，探索材料的特性、作为传感器，并研究凝聚态物理。