在量子芯片中，跟超導(dǎo)比特耦合的聲子諧振器，是連接轉(zhuǎn)換光電信號和執(zhí)行量子邏輯操作的關(guān)鍵部件。這類相干聲子器件，在量子信息、納米力學(xué)與熱電材料、超靈敏傳感及無損檢測與地質(zhì)勘探等諸多領(lǐng)域具廣泛的應(yīng)用價值。不過，這一關(guān)鍵部件的制造，存在著一個技術(shù)“困擾”，即信號質(zhì)量和計算精度易受環(huán)境噪聲的干擾甚至破壞。

湖南師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院教授景輝，提出了一種單向量子聲子激光技術(shù)，既能實現(xiàn)信號高保真度的定向放大，又可明顯抑制反向噪聲對芯片功能的干擾或損害。該技術(shù)方案不依賴材料非線性，方便拓展到集成陣列電路，填補了國際上單向聲子激光研究的空白，為量子計算、單向通信、隱身探測、熱流控制等的實際應(yīng)用提供了一種通用方法。相關(guān)成果12月15日，在美國物理學(xué)會刊物《物理評論·應(yīng)用》上在線發(fā)布。

在這項工作中，景輝提出，可利用旋轉(zhuǎn)腔的相對論光學(xué)效應(yīng)，實現(xiàn)聲波的單向放大與傳輸。首先利用光學(xué)輻射壓，巧妙設(shè)計耦合腔參數(shù)，實現(xiàn)聲子相干放大，即聲子激光。然后利用相對論薩格納格效應(yīng)，即在沿著或逆著腔旋轉(zhuǎn)方向的光的頻率及輻射壓會存在差異，使其中一個方向產(chǎn)生的聲子相干放大，而相反方向的聲子激發(fā)則完全被禁戒。最終，實現(xiàn)了既可信號高保真度定向放大，又可明顯抑制反向噪聲對芯片功能的干擾的新型單向聲子相干放大技術(shù)。