由双能级隧穿态产生的声子退相干

目前,原始晶体谐振器中的声子模式已能常规性地达到量子基态。这类系统因其在量子信息科学应用中的潜力而备受关注——先进的制备与加工工艺可实现相对较长的量子相干时间,且通过光场、电场或量子比特耦合可实现精密调控。然而在许多前沿系统中,声子寿命受限于无序性缺陷。特别是材料表面自然形成的氧化层或损伤“死层”会孕育双能级隧穿态,这种耗散机制在低温下会显著增强,成为棘手难题。随着微加工体声波谐振器等系统中机械损耗的不断降低,隧穿态预计将成为声子退相干的主导机制。因此,要定量描述这类介观系统,需要建立能反映选定声子模式与大量隧穿态集体相互作用的理论框架。该研究团队为此推导出耦合系统的量子主方程,可计算隧穿态导致的声子退相干效应。以石英微谐振器为例,研究人员估算了存在表面隧穿态薄层时多种量子态的寿命,发现尽管机械耗散增强,声子相干时间在低温下仍能达到峰值;此外,对于表面存在应变节点的振动模式,声子-隧穿态耦合作用可被有效抑制。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-02-24 21:35

量科快讯