一维光声晶体微腔中实现声学量子态探测的关键技术

基于硅基CMOS工艺,设计并制备了一维光声晶体微腔器件,在极低温(28 mK)条件下对该微腔的光学模式(光纤通信波段)和声学模式(~5.344 GHz)进行了表征,利用脉冲光驱动和单光子探测方法实现了声学模式的声子计数。其中的关键技术是利用脉冲光驱动微腔散射光子且产生(或减少)声子,这种脉冲光驱动方法可以减少光的加热效应以保持低声子占据率;再通过级联窄带宽光纤法布里-珀罗滤波器对泵浦光子进行选择滤波,之后测量得到的散射光子可以精确地计算声学模式中的声子数。实验得到的平均声子数为0.14±0.03,进入了少声子区间,为声学量子态在量子计算、量子精密测量、量子换能器等领域的应用奠定了基础。