滤波器是通信系统中的核心无源元件,随着 5G 技术、物联网、传感器和自动化的兴起,通信系统中的滤波器市场预计还会不断扩大。1 – 3 虽然表面声波 (SAW) 滤波器由于制造简单而在 2 GHz 以下占据主导地位,但它们在更高频率下的性能受到低表面声波速度、光刻复杂性和低品质因数的限制。1、4 与体声波 (BAW) 滤波器相比,窄叉指换能器 (IDT) 手指中的电迁移损伤和 SAW 的不均匀电流分布导致其功率处理能力较差。1 由于厚度延伸波的速度高于表面声波,因此 BAW 滤波器在 1.5 至 6 GHz 的较低 5G 频段占主导地位。高品质因数和高功率处理能力使 BAW 滤波器可以扩展到更高的频率,同时保持高 RF 性能。 1 由于这种电声滤波(因为声波的波长比相同频率的电磁波小得多)而带来的小型化优势,在毫米波范围(30 – 300 GHz)的较高频率下,其收益会逐渐减少。对于如此高的频率,使用基片集成波导 (SIW) 和腔体滤波器在光域中进行直接滤波占主导地位。5 – 9
二维材料中的光学活性缺陷,例如六方氮化硼 (hBN) 和过渡金属二硫属化物 (TMD),是一类极具吸引力的单光子发射体,具有高亮度、室温操作、发射体阵列的位点特定工程以及可通过外部应变和电场进行调谐的特性。在这项工作中,我们展示了一种新方法,可在无背景的氮化硅微环谐振器中精确对准和嵌入 hBN 和 TMD。通过 Purcell 效应,高纯度 hBN 发射体在室温下表现出高达 46% 的腔增强光谱耦合效率,这几乎超出了无腔波导发射体耦合的理论极限和之前的演示。该设备采用与 CMOS 兼容的工艺制造,不会降低二维材料的光学性能,且对热退火具有稳定性,并且在单模波导内量子发射器的定位精度达到 100 纳米,为具有按需单光子源的可扩展量子光子芯片开辟了道路。
对于小型汽车雷达来说,微型的平面天线,任何雷达系统的头发和眼睛都知道自50年代以来的巨大进展。微带天线阵列被最大的汽车制造商用于雷达[5] - [7],因为重量轻,并且成本低成本制造以用于大量产量,但是它们的主要弱点是由于焦耳效应和狭窄的带宽而导致的能量损失,这限制了在MM-Wave和超越MM Wave和超越斑点天线的使用。然而,在1983年著名的Long实验[9]之后,发现了微带天线的艰苦竞争者和雷达系统的出色候选[8],这是介电谐振器天线(DRA),其中金属散热器被介电材料代替。传统上,介电谐振器成功用于MM波谐振器和微波炉,但没有人想到使用它们来辐射电磁波。
Rainer Kaltenbaek 1、2*†、Markus Arndt 3、Markus Aspelmeyer 2、3、Peter F. Barker 4、Angelo Bassi 5、6、James Bateman 7、Alessio Belenchia 8、9、Joel Berg´e 10、Claus Braxmaier 11、12、Sougato Bose 4、Bruno Christophe 10、Garrett D. Cole 13、14、Catalina Curceanu 15、Animesh Datta 16、Maxime Debiossac 2、Uroˇs Deli´c 3、Lajos Di´osi 17、18、Andrew A. Geraci 19、Stefan Gerlich 3、Christine Guerlin 20、Gerald Hechenblaikner 21、 Antoine Heidmann 20 , Sven Herrmann 22 , Klaus Hornberger 23 , Ulrich Johann, Nikolai Kiesel 3 , Claus L¨ammerzahl 22 , Thomas W. LeBrun 24 , Gerard J. Milburn 25 , James Millen 26 , Makan Mohageg 27 , David C. Moore 28 , Gavin W. Morley 16 , Stefan Nimmrichter 29 , Lukas Novotny 30 , 31 , Daniel KL Oi 32 , Mauro Paternostro 9 , C. Jess Riedel 33 , Manuel Rodrigues 10 , Lo¨ıc Rondin 34 , Albert Roura 12 , Wolfgang P. Schleich 12 , 35 , 36 , 37 , Thilo Schuldt 12 , Benjamin A. Stickler 23 、Hendrik Ulbricht 38 、Christian Vogt 22 和 Lisa W¨orner 12
摘要。超导谐振器具有高品质因数,因此存储能量的衰减时间更长,因此可提供卓越的性能。这些超导谐振器的一个新兴应用是量子计算和量子信息科学,它使我们能够探索和深化对物质的理解,而这些发现可能无法通过传统计算和技术进行探索。量子处理架构使用在微波范围内工作的谐振器和互连电路,以及超导带状线技术和低噪声电子设备进行切换和通信。可以通过将这些设备嵌入三维谐振器中来延长相干时间,从而提高这些设备的性能,从而通过降低错误率并在量子态衰减之前允许更多操作(计算)来提高设备的实用性。在这里,我们简要回顾了当前用于量子计算的微波技术以及提高量子比特相干时间的进展。
近年来,基于电路量子电动力学(cQED)的量子计算取得了进展。我们可以利用谐振器实现量子非破坏性测量,或者通过珀塞尔效应控制量子比特的衰减[1-4]。然而,由于光刻可扩展性,超导量子比特的数量不断增加,可能会达到有噪声的中型量子计算[5],芯片尺寸等限制使量子网络难以扩展。除了cQED,一个有希望扩大电路规模的候选者是波导QED,它有助于在远距离组件之间交换信息。我们可以在波导介导的相互作用系统中观察到一些光学现象,如电磁诱导透明(EIT)和法诺共振[6-10]。这些干涉效应取决于量子比特的频率失谐和位置,为量子存储和量子信息的应用带来希望。我们可以进一步将量子比特置于特定的分离中,实现原子级镜像或空间纠缠的流动光子[11,12]。然而,开放环境中的衰减损失限制了波导介导的门保真度。作为一种潜在的解决方案,一些基于“巨原子”的理论和实验引起了人们的关注[13-21]。在这里,量子比特与波导有多个连接点,并通过干涉效应防止退相干。这种设计也可以扩展到
图1:(a)横向设备结构的示意图,(b)悬挂式sin鼓的SEM图像,上面覆盖了25 nm al薄纤维。为了最大程度地减少金属对阻尼的贡献,在大多数夹紧区域中都不存在。16该薄片通过两个矩形Al电极与外部电极连接。(c)最终设备结构的SEM图像,其中Al/sin电容偶联具有悬浮的顶门,以及(d)测量设置的示意图,其中PCB部分上的微波腔以焦糖颜色标记。微波炉通过连接到其悬浮的顶门的粘合线与sin鼓(紫色)耦合。用Al薄片覆盖的Sin鼓通过粘结线连接到两个微带传输线。一个用于驱动机械谐振器,另一个用于通过微波反射方案17检测机械运动。更多详细信息显示在支持信息(SI:纳米化,微波炉重新射击的设置和建模)中。
摘要 电生理学和光遗传学的结合使我们能够探索大脑如何运作,直至单个神经元及其网络活动。神经探针是体内侵入式设备,它集成了传感器和刺激部位,以高时空分辨率记录和操纵神经元活动。最先进的探针受到其横向尺寸、传感器数量和访问独立刺激部位的能力等方面的限制。在这里,我们实现了一种高度可扩展的探针,它具有小尺寸传感器阵列和纳米光子电路的三维集成,与最先进的设备相比,每个横截面的传感器密度提高了一个数量级。我们首次通过将一个波导耦合到众多光环谐振器作为无源纳米光子开关,克服了纳米光子电路的空间限制。通过这种策略,我们实现了精确的按需光定位,同时避免了对波导束的空间要求,并通过概念验证设备证明了其可行性及其对高分辨率和低损伤神经光电极的可扩展性。
我们考虑了一个纳米机电系统,该系统由一个可移动的库珀对盒量子比特组成,该量子比特受静电场影响,并通过隧穿过程耦合到两个块体超导体。我们认为量子比特动力学与量子振荡器动力学相关,并证明如果满足某些共振条件,施加在超导体之间的偏置电压会产生由量子比特态和振荡器相干态的纠缠表示的状态。结果表明,这种纠缠的结构可以由偏置电压控制,从而产生包含所谓猫态(相干态的叠加)的纠缠。我们通过分析纠缠的熵和相应的维格纳函数来表征此类状态的形成和发展。我们还考虑了通过测量平均电流在实验上可行的检测这种效应的方法。