Parametric coupling between multiple vibration modes in an electromechanical resonator is demonstrated via a strain inducing piezoelectric pump which enables construction of a mechanical-vibration register. In particular, the coupling between the flexural and torsional vibration modes can exceed their intrinsic dissipation rates enabling operation deep into the strong-coupling regime. The dynamic nature of this parametric coupling also permits temporal manipulation of the mechanical-vibration register enabling both long-lived modes to be rapidly switched off and phonon populations to be coherently exchanged between modes.

1.
T. J.
Kippenberg
and
K. J.
Vahala
,
Science
321
,
1172
(
2008
).
2.
J. D.
Teufel
,
T.
Donner
,
D.
Li
,
J. W.
Harlow
,
M. S.
Allman
,
K.
Cicak
,
A. J.
Sirois
,
J. D.
Whittaker
,
K. W.
Lehnert
, and
R. W.
Simmonds
,
Nature
475
,
359
(
2011
).
3.
J.
Chan
,
T. P. M.
Alegre
,
A. H.
Safavi-Naeini
,
J. T.
Hill
,
A.
Krause
,
S.
Groeblacher
,
M.
Aspelmeyer
, and
O.
Painter
,
Nature
478
,
89
(
2011
).
4.
W.
Venstra
,
H.
Westra
, and
H.
van der Zant
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
151904
(
2011
).
5.
I.
Mahboob
,
K.
Nishiguchi
,
H.
Okamoto
, and
H.
Yamaguchi
,
Nat. Phys.
8
,
387
(
2012
).
6.
H.
Yamaguchi
and
I.
Mahboob
,
New J. Phys.
15
,
015023
(
2013
).
7.
I.
Mahboob
,
K.
Nishiguchi
,
A.
Fujiwara
, and
H.
Yamaguchi
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
127202
(
2013
).
8.
I.
Mahboob
,
E.
Flurin
,
K.
Nishiguchi
,
A.
Fujiwara
, and
H.
Yamaguchi
,
Nat. Commun.
2
,
198
(
2011
).
9.
E.
Verhagen
,
S.
Deléglise
,
S.
Weis
,
A.
Schliesser
, and
T. J.
Kippenberg
,
Nature
482
,
63
(
2012
).
10.
T. A.
Palomaki
,
J. W.
Harlow
,
J. D.
Teufel
,
R. W.
Simmonds
, and
K. W.
Lehnert
,
Nature
495
,
210
(
2013
).
11.
D. H.
Santamore
,
A. C.
Doherty
, and
M. C.
Cross
,
Phys. Rev. B
70
,
144301
(
2004
).
12.
K.
Jacobs
, e-print arXiv:1209.2499 (
2012
).
13.
G. S.
Agarwal
and
S. S.
Jha
,
Phys. Rev. A
88
,
013815
(
2013
).
14.
M.
Aspelmeyer
,
T. J.
Kippenberg
, and
F.
Marquardt
, e-print arXiv:1303.0733v1 (
2013
).
15.
J. D.
Teufel
,
D.
Li
,
M. S.
Allman
,
K.
Cicak
,
A. J.
Sirois
,
J. D.
Whittaker
, and
R. W.
Simmonds
,
Nature
471
,
204
(
2011
).
16.
H.
Yamaguchi
,
H.
Okamoto
, and
I.
Mahboob
,
Appl. Phys. Express
5
,
014001
(
2012
).
17.
H.
Okamoto
,
A.
Gourgout
,
C.-Y.
Chang
,
K.
Onomitsu
,
I.
Mahboob
,
E. Y.
Chang
, and
H.
Yamaguchi
,
Nature Phys.
9
,
480
(
2013
).
18.
T.
Faust
,
J.
Rieger
,
M. J.
Seitner
,
J. P.
Kotthaus
, and
E. M.
Weig
,
Nat. Phys.
9
,
485
(
2013
).
19.
A. N.
Cleland
,
Foundations of Nanomechanics
(
Springer-Verlag
,
Berlin
,
2003
).
20.
S.
Weis
,
R.
Riviére
,
S.
Del‘eglise
,
E.
Gavartin
,
O.
Arcizet
,
A.
Schliesser
, and
T. J.
Kippenberg
,
Science
330
,
1520
(
2010
).
21.
A. H.
Safavi-Naeini
,
T. P. M.
Alegre
,
J.
Chan
,
M.
Eichenfield
,
M.
Winger
,
Q.
Lin
,
J. T.
Hill
,
D. E.
Chang
, and
O.
Painter
,
Nature
472
,
69
(
2011
).
22.
S.
Gröblacher
,
K.
Hammerer
,
M. R.
Vanner
, and
M.
Aspelmeyer
,
Nature
460
,
724
(
2009
).
23.
J. M.
Dobrindt
,
I.
Wilson-Rae
, and
T. J.
Kippenberg
,
Phys. Rev. Lett.
101
,
263602
(
2008
).
24.
T.
Faust
,
J.
Rieger
,
M. J.
Seitner
,
P.
Krenn
,
J. P.
Kotthaus
, and
E. M.
Weig
,
Phys. Rev. Lett
109
,
037205
(
2012
).
25.
A.
Eichler
,
M.
del Álamo Ruiz
,
J. A.
Plaza
, and
A.
Bachtold
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
025503
(
2012
).
26.
A.
Castellanos-Gomez
,
H. B.
Meerwaldt
,
W. J.
Venstra
,
H. S. J.
van der Zant
, and
G. A.
Steele
,
Phys. Rev. B
86
,
041402
(
2012
).
27.
C. A.
Regal
and
K. W.
Lehnert
,
J. Phys.: Conf. Ser.
264
,
012025
(
2011
).
You do not currently have access to this content.