在量子網路上衝浪成為可能? 利用光線操縱表面聲波

編譯／高晟鈞

羅徹斯特大學的研究人員利用表面聲波克服了實現量子網路的一個重大障礙。透過將光和聲音粒子配對的技術，研究團隊成功將儲存在量子系統（量子位）中的信息轉換為光場，並用於遠距離傳輸。或許不久的將來，人人都能在量子網路上「衝浪」。

什麼是表面聲波？

表面聲波是沿著材料外部滑動的振動波，就像是海洋中的波浪或地震期間沿著地面的震動。

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隨著通訊產業的蓬勃發展，表面聲波元件在通訊產業應用最為顯著，得益於其體積小、重量輕、低成本、製程與 IC 技術相容性高等眾多優點。此外，表面聲波元件還能因應需求，選用不同的壓電材料，製成適用不同波段的濾波器，是目前無線通訊和導航系統，以及手機的關鍵零組件。

近幾年開始，由於聲音的單一粒子（或是聲子）可以很好地與不同系統耦合，科學家也開始在量子應用中使用它們。

利用光線操作表面聲波

現有方法主要透過壓電材料獲取、操縱和控制表面聲波，並將電轉變為聲波，反之亦然。然而，這些電訊號必須施加到插入聲腔中部的特殊元件才能轉換，這會使得聲子散射而產生寄生電容效應。

對此，研究團隊沒有將聲子與電廠耦合；相反地，他們為表面波設計了「聲腔」，類似一個微小的回音室，消除了機械接觸的需要。這項設計允許聲音持續更長的時間，從而實現更強的交互作用。此外，這項技術適用於任何材料，而不僅僅是由電控制的壓電材料。

研究團隊除了成功使表面聲波與光實現強耦合現象，其裝置還具有製造簡單、尺寸小以及可以處理大量功率的額外優點。除了量子計算應用外，該設計還可以用於光譜學、材料探索甚至研究凝聚態物理。目前，該研究已經得到美國國家科學基金會、國防高級研究計劃局和海軍研究辦公室的支持。

資料來源:Innvations

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