Bərk cisimlərdəki atomların kvant mexaniki titrəyişləri olan fononlar çox vaxt bərk cisim kvant sistemlərində, o cümlədən kvant texnologiyalarında səs-küy mənbəyidir ki, bu da koherensiyanın pozulmasına gətirib çıxara bilər və bununla da onların işinə mənfi təsir göstərir.

Fononları və onların kvant sistemləri ilə qarşılıqlı əlaqəsini etibarlı şəkildə idarə etmək strategiyaları bu vibrasiyaların sistemlərə mənfi təsirlərini azaltmağa kömək edə bilər.

Harvard Universitetinin və digər institutların tədqiqatçıları yüksək tezlikli fononlar və tək bərk cisim kvant sistemləri arasında qarşılıqlı əlaqəni idarə etmək üçün yeni yanaşma tətbiq ediblər. Nature Physics- də nəşr olunan bir məqalədə qeyd olunan onların təklif etdiyi metod, əsas materialda vəziyyətlərin yerli sıxlığını təyin etmək üçün istifadə edilə bilən, dizayn və hazırladıqları yeni almaz fononik kristallarına əsaslanır.

Phys.org-a məqalənin ilk müəllifi Kazuhiro Kuruma deyib: “Bərk cisimlərdə fononları idarə etmək bacarığı əsasdır, çünki onlar çox vaxt bərk cisim kvant sistemləri üçün səs-küy və dekoherenslik mənbəyi kimi çıxış edirlər”.

“Tədqiqatımızın əsas məqsədi fərdi kvant sistemlərində dekoherensliyə səbəb olan kortəbii təkfonon prosesləri yatırmaq üçün fononik kristallardan istifadə edərək ev sahibi matrisin vəziyyətlərinin fononik yerli sıxlığına nəzarəti nümayiş etdirmək idi.”

Kuruma və onun həmkarları nanoölçülü dəqiqliklə almaz əsaslı fononik kristalları dizayn və istehsal edə bildilər, onların içərisində silikon-vakansiya rəng mərkəzlərini yerləşdirdilər. Yeni hazırlanmış kristallarından istifadə edərək, komanda fonon tərəfindən induksiya olunan orbital relaksasiya sürətində 18 dəfə azalma müşahidə etdi və bu kristalların rəng mərkəzlərində tək foton proseslərini boğduğunu söylədi.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1737536434&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-newly-fabricated-crystals-interactions-high.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737536434103&bpp=1&bdt=74&idt=130&shv=r20250116&mjsv=m202501210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737536287%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737536287%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737536287%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=7199741458622&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=1945&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95350245%2C31089905%2C95347432&oid=2&pvsid=2851446058044897&tmod=459416763&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=133

“Bu tədqiqatın ən çətin hissələrindən biri almazda fononik kristalların istehsalı idi” dedi Kuruma. “Biz 20 nm-ə qədər çox kiçik xüsusiyyətləri olan bu kristalları tək kristal almaza çevirmək üçün almaz aşındırma prosesini diqqətlə optimallaşdırdıq.”

Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış yeni almaz fononik kristallar yüksək tezlikli fononlar və rəng mərkəzləri arasındakı qarşılıqlı əlaqəni idarə etmək üçün uğurla istifadə edilmişdir. Xüsusilə, Kuruma və onun həmkarları bu kristalların tək fononlar və 20K-a qədər olan temperaturda kvant emitentləri arasında qarşılıqlı təsirləri yatıra biləcəyini tapdılar.

“Biz 50-dən 70 GHz-ə qədər yüksək tezlikli fononları sıxışdıra bilən fononik kristalları nümayiş etdirdik” dedi Kuruma. “Bundan əlavə, biz tək kvant sistemlərində spontan təkfonon proseslərin hətta temperaturu 20 K-ə qədər artırdıqda belə fononik kristallar tərəfindən sıxışdırıldığını nümayiş etdirdik.”

Gələcəkdə bu tədqiqatçılar qrupunun tətbiq etdiyi yanaşma və onların hazırladığı fononik kristallar , kvant fononik şəbəkələr və kvant akustik sistemlər kimi fonon qarşılıqlı təsirlərinin etibarlı idarə edilməsindən faydalana bilən qabaqcıl kvant texnologiyalarının inkişafına töhfə verə bilər .

Bundan əlavə, bu son tədqiqat akustik dalğaları əhatə edən kvant hadisələrinə diqqət yetirən akustodinamikaya əsaslanan gələcək tədqiqatlara məlumat verə bilər.

“Nəticələrimiz təkcə radiotezlik siqnalının emalı , optomexanika, qeyri-xətti fononika və termoelektrik sahələrində tətbiqlər üçün xüsusi yüksək tezlikli fononları səmərəli idarə etmək imkanını açmaqla yanaşı , həm də daha yüksək temperaturlarda bərk cisim kvant sistemlərinin xüsusiyyətlərini yaxşılaşdıra bilər .”

Daha çox məlumat: Kazuhiro Kuruma və digərləri, Fononik kristallardan istifadə edərək yüksək tezlikli fononlar və tək kvant sistemləri arasında qarşılıqlı əlaqəyə nəzarət, Təbiət Fizikası (2024). DOI: 10.1038/s41567-024-02697-5 .

Jurnal məlumatı: Təbiət Fizikası 

© 2025 Science X Network