中國科大郭光燦院士團隊在磁光力混合系統(tǒng)研究方面取得新進展。該團隊的董春華教授研究組將光力微腔與磁振子微腔直接接觸，證明該混合系統(tǒng)支持磁子-聲子-光子的相干耦合，進而實現(xiàn)了可調諧的微波-光波轉換。該研究成果于2022年12月9日發(fā)表在國際學術期刊《Physics Review Letters》。 ?$~5ti#\  
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不同的量子系統(tǒng)適合不同的量子操作，包括原子和固態(tài)系統(tǒng)，如稀土摻雜晶體、超導電路、釔鐵石榴石（YIG）或金剛石中的自旋。通過將聲子作為中間媒介，可以實現(xiàn)對不同量子系統(tǒng)的耦合調控，最終構建能發(fā)揮不同量子系統(tǒng)優(yōu)勢的混合量子網絡。目前，光輻射壓力、靜電力、磁致伸縮效應、壓電效應已被廣發(fā)用于機械振子與光學光子、微波光子或磁子的耦合。這些相互作用機制促進了光機械領域和磁機械領域的快速發(fā)展。在前期工作中，研究組利用YIG微腔中的磁振子具有良好的可調諧特性，結合磁光效應實現(xiàn)了可調諧的單邊帶微波-光波轉換(Photonics Research 10, 820 (2022))。但是由于目前磁光晶體微腔的模式體積大、品質因子難以進一步突破，從而限制了磁光相互作用強度，導致微波-光波轉換效率較低。相比之下，腔光力系統(tǒng)雖已實現(xiàn)高效的微波-光波轉換，但由于缺乏可調諧性，在實際應用中會受到限制。 :[?65q{  
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該工作中，研究組開發(fā)了一種由光力微腔和磁振子微腔組成的混合系統(tǒng)。系統(tǒng)中可以通過磁致伸縮效應對聲子進行電學操控，也可以通過光輻射壓力對聲子進行光學操控，而且不同微腔內的聲子可以通過微腔的直接接觸實現(xiàn)相干耦合�；�于高品質光學模式對機械狀態(tài)的靈敏測量，課題組實現(xiàn)了調諧范圍高達3GHz的微波-光學轉換，轉換效率遠高于以往的磁光單一系統(tǒng)。此外，研究組觀測了機械運動的干涉效應，其中光學驅動的機械運動可以被微波驅動的相干機械運動抵消。總體而言，該磁光力系統(tǒng)提供了一種有效進行操控光、聲、電、磁的混合實驗平臺，有望在構建混合量子網絡中發(fā)揮重要作用。 Nbd[xs-lw  
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沈鎮(zhèn)、徐冠庭、張勱為該論文的共同第一作者，董春華為該論文的通訊作者。上述研究得到了科技部重點研發(fā)計劃、中國科學院、國家自然科學基金委、量子信息與量子科技前沿協(xié)同創(chuàng)新中心等單位的支持。 DTz)qHd#X  
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附論文鏈接：https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.129.243601