論文の概要: Nanomechanical resonators with ultra-high-$Q$ perimeter modes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.03615v2
- Date: Mon, 6 Dec 2021 12:43:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-19 01:23:17.585251
- Title: Nanomechanical resonators with ultra-high-$Q$ perimeter modes
- Title（参考訳）: 超高q$ペリメータモードを有するナノメカニカル共振器
- Authors: Mohammad. J. Bereyhi, Amirali Arabmoheghi, Sergey A. Fedorov, Alberto
Beccari, Guanhao Huang, Tobias J. Kippenberg, Nils J. Engelsen
- Abstract要約: ソフトクラッピングの新しいアプローチは、頂点に繋がったポリゴン形共振器の周囲の振動を利用する。
周囲モードは室温で360億ドルのQドルに達し、音響波長は2つしかない。
我々のデバイスは、量子光学実験のためのマイクロキャビティとの近接場統合に適している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Systems with low mechanical dissipation are extensively used in precision
measurements such as gravitational wave detection, atomic force microscopy and
quantum control of mechanical oscillators via opto- and electromechanics. The
mechanical quality factor ($Q$) of these systems determines the
thermomechanical force noise and the thermal decoherence rate of mechanical
quantum states. While the dissipation rate is typically set by the bulk
acoustic properties of the material, by exploiting dissipation dilution,
mechanical $Q$ can be engineered through geometry and increased by many orders
of magnitude. Recently, soft clamping in combination with strain engineering
has enabled room temperature quality factors approaching one billion ($10^9$)
in millimeter-scale resonators. Here we demonstrate a new approach to soft
clamping which exploits vibrations in the perimeter of polygon-shaped
resonators tethered at their vertices. In contrast to previous approaches,
which rely on cascaded elements to achieve soft clamping, perimeter modes are
soft clamped due to symmetry and the boundary conditions at the polygon
vertices. Perimeter modes reach $Q$ of 3.6 billion at room temperature while
spanning only two acoustic wavelengths -- a 4-fold improvement over the
state-of-the-art mechanical $Q$ with 10-fold smaller devices. The small size of
our devices makes them well-suited for near-field integration with
microcavities for quantum optomechanical experiments. Moreover, their
compactness allows the realization of phononic lattices. We demonstrate a
one-dimensional Su-Schrieffer-Heeger chain of high-$Q$ perimeter modes coupled
via nearest-neighbour interaction and characterize the localized edge modes.
- Abstract（参考訳）: 低機械的散逸のシステムは、重力波検出、原子間力顕微鏡、光学および電気機械による機械振動子の量子制御などの精密測定に広く使われている。
これらのシステムの機械的品質係数(Q$)は、機械的量子状態の熱力学的力ノイズと熱的脱コヒーレンス速度を決定する。
散逸速度は通常、材料のバルク音響特性によって設定されるが、散逸希釈を利用して、メカニカル$Q$を幾何学を通して設計し、何桁ものオーダーで増加させることができる。
近年, 軟クラッピングとひずみ工学の併用により, ミリスケール共振器の室温品質係数が10億 (10^9$) に近づいた。
そこで本研究では,ポリゴン形共振器の周囲の振動を利用したソフトクラッピングの新しい手法について述べる。
ソフトクランプを実現するためにカスケード要素に依存する従来のアプローチとは対照的に、ペリメータモードは対称性とポリゴン頂点の境界条件によってソフトクランプされる。
ペリメータモードは室温で360億ドル(約3兆6000億円)に達するが、音響波長は2つしかない。
小型のデバイスは、量子光学実験のためのマイクロキャビティとの近接場統合に適しています。
さらに、そのコンパクト性は音速格子の実現を可能にする。
近辺相互作用により結合した高Q$周辺モードの1次元Su-Schrieffer-Heeger鎖を実演し, 局所化エッジモードを特徴付ける。
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