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Dissipative optomechanics in high-frequency nanomechanical resonators

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Autor(es):
Primo, Andre G. ; Pinho, Pedro V. ; Benevides, Rodrigo ; Groblacher, Simon ; Wiederhecker, Gustavo S. ; Alegre, Thiago P. Mayer
Número total de Autores: 6
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: NATURE COMMUNICATIONS; v. 14, n. 1, p. 8-pg., 2023-09-18.
Resumo

The coherent transduction of information between microwave and optical domains is a fundamental building block for future quantum networks. A promising way to bridge these widely different frequencies is using high-frequency nanomechanical resonators interacting with low-loss optical modes. State-of-the-art optomechanical devices rely on purely dispersive interactions that are enhanced by a large photon population in the cavity. Additionally, one could use dissipative optomechanics, where photons can be scattered directly from a waveguide into a resonator hence increasing the degree of control of the acousto-optic interplay. Hitherto, such dissipative optomechanical interaction was only demonstrated at low mechanical frequencies, precluding prominent applications such as the quantum state transfer between photonic and phononic domains. Here, we show the first dissipative optomechanical system operating in the sideband-resolved regime, where the mechanical frequency is larger than the optical linewidth. Exploring this unprecedented regime, we demonstrate the impact of dissipative optomechanical coupling in reshaping both mechanical and optical spectra. Our figures represent a two-order-of-magnitude leap in the mechanical frequency and a tenfold increase in the dissipative optomechanical coupling rate compared to previous works. Further advances could enable the individual addressing of mechanical modes and help mitigate optical nonlinearities and absorption in optomechanical devices. (AU)

Processo FAPESP: 19/09738-9 - Cavidades optomecânicas em regime próximo ao acoplamento forte
Beneficiário:André Garcia Primo
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 20/15786-3 - Acoplamento optomecânico dissipativo
Beneficiário:Pedro Vinicius Pinho Nascimento
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 18/25339-4 - Dispositivos fotônicos integrados
Beneficiário:Newton Cesario Frateschi
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 18/15577-5 - Circuitos nanofotônicos não-lineares: blocos fundamentais para síntese de frequências ópticas, filtragem e processamento de sinais
Beneficiário:Gustavo Silva Wiederhecker
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
Processo FAPESP: 18/15580-6 - Cavidades optomecânicas rumo ao acoplamento forte com fótons únicos
Beneficiário:Thiago Pedro Mayer Alegre
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
Processo FAPESP: 19/01402-1 - Guias de onda acústicos integrados em regime de fônons únicos
Beneficiário:Rodrigo da Silva Benevides
Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
Processo FAPESP: 22/07719-0 - Micro e Nanofabricação de dispositivos Fotônicos
Beneficiário:Antonio Augusto de Godoy Von Zuben
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico