Los dispositivos que permiten enrutar señales de microondas son herramientas de ingeniería esenciales. En particular, los aisladores, que permiten que las señales fluyan en una dirección pero los bloquean en la otra, son necesarios para proteger los equipos sensibles de daños. Ahora, los científicos de EPFL y la Universidadde Cambridge han demostrado un nuevo principio para desarrollar tales herramientas al aprovechar el movimiento de los tambores microscópicos. El estudio se publica en Comunicaciones de la naturaleza .
El trabajo fue realizado por el laboratorio de Tobias Kippenberg en EPFL, con el apoyo teórico del grupo de Andreas Nunnenkamp de la Universidad de Cambridge. Todas las muestras fueron fabricadas en el Centro de MicroNanoTechnology CMi en EPFL. El dispositivo demostrado consistede dos circuitos de microondas superconductores resonantes que están unidos a través de un condensador compartido. La membrana metálica superior de este condensador flota libremente y soporta oscilaciones mecánicas, actuando como un micro-tambor, de solo 30 micras de diámetro.
Las vibraciones modifican las frecuencias de resonancia de los circuitos de microondas y modulan las señales. Por el contrario, el campo eléctrico de señales ejerce una fuerza que cambia el movimiento del tambor. Esta interacción bidireccional permite la conversión de señales de un circuito de microondas ael otro; la señal entrante se convierte primero en un movimiento vibratorio, y luego el movimiento en sí se convierte en una segunda señal que emerge del otro circuito.
En el experimento, se utilizan dos modos diferentes de oscilación del movimiento del micro-tambor. Estos representan dos caminos para que las señales de microondas se conviertan de un circuito a otro, lo que resulta en interferencia que, sorprendentemente, no es simétrica encualquier dirección de conversión de señal.
El sistema se puede sintonizar de tal manera que se produzca una interferencia positiva en una dirección, mientras que se produce una interferencia destructiva en la otra. Esto realiza un aislador de microondas que permite que las señales se propaguen solo en una dirección elegida, y los parámetros se pueden modificar en elvolar, permitiendo el uso dinámicamente reconfigurable del aislador, cambiando instantáneamente su dirección.
Si bien los aisladores comerciales de microondas son comunes, generalmente se basan en materiales de ferrita magnética y campos magnéticos fuertes. Esto los hace poco prácticos para usar con qubits superconductores, que se están convirtiendo en los principales candidatos para usar como bloques de construcción para una computadora cuántica. Pero toda la vida útilde los frágiles estados cuánticos de los qubits se altera fácilmente por los campos magnéticos, lo que significa que los aisladores de ferrita deben estar fuertemente protegidos para evitar fugas de campo magnético que puedan limitar su uso.El aislador optomecánico creado en EPFL se une a otros prototipos, como los que usan uniones Josephson, que podrían formar una nueva plataforma para construir tales dispositivos en el futuro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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