声光强耦合可通过耳语廊效应实现

2019-02-04 02:22

伦敦帝国理工学院、牛津大学和国家物理实验室的研究人员利用耳语廊效应，证实光和高频声波之间存在“强耦合机制”。这一发现不仅会对传统及量子信息处理技术产生重大影响，还可以大规模测试量子力学行为。相关论文于近日发表在著名的《光学》杂志上。

研究小组主要利用了“耳语廊模式共振”。这种现象是以19世纪在圣保罗大教堂观察到的一种效果命名的。在圣保罗大教堂，当你面对拱廊一端墙壁轻声说话，会经由教堂的巨型圆顶，清楚传到对面墙壁，使在另一侧的人清楚听到你说话的内容。

研究人员通过锥形光纤将光注入光学微谐振器中，光围绕微小圆形玻璃结构的表面多次反射，在结构内部循环数千次，由于玻璃环形谐振器可以储存大量的光，这些光能“摇晃”材料中的分子，产生声波。

当光在圆形玻璃结构上循环时，可与11吉赫（GHz）的声波相互作用，导致光向相反方向散射。这种相互作用可允许能量以一定的速率在光和声波之间交换。然而，光场和声场都会由于类似摩擦的过程而发生衰减，阻止两者耦合。该小组利用两个耳语廊模式共振克服了这一挑战，并且获得了大于类摩擦过程的耦合速率。在微小的玻璃结构中，实现了光和高频声波相互耦合。

研究小组正准备在接近绝对零度的温度下开展进一步实验，以探索量子力学行为，发展量子技术。

（记者：何屹）