我科学家利用磁光力混合系统 实现可调谐微波—光波转换

  记者从中国科学技术大学获悉，该校郭光灿院士团队的董春华教授研究组将光力微腔与磁振子微腔非间接接触，证明该混合系统支持磁子—声子—光子的相干耦合，进而实现了可调谐的微波—光波转换。研究成果日前发表在国际学术期刊《物理学评论快报》上。

  不同的量子系统适合不同的量子操作，包括原子和固态系统，如稀土掺杂晶体、超导电路、钇铁石榴石或金刚石中的自旋。通过将声子作为中间媒介，能轻松实现对不同量子系统的耦合调控，最终构建能发挥不同量子系统优势的混合量子网络。

  目前，光辐射压力、静电力、磁致伸缩效应、压电效应已被大范围的使用在机械振子与光学光子、微波光子或磁子的耦合。这些相互作用机制促进了光机械领域和磁机械领域的快速发展。在前期工作中，研究组利用钇铁石榴石微腔中的磁振子拥有非常良好的可调谐特性，结合磁光效应实现了可调谐的单边带微波—光波转换。但是由于目前磁光晶体微腔的模式体积大、品质因子难以进一步突破，从而限制了磁光相互作用强度，导致微波—光波转换效率较低。相比之下，腔光力系统虽已实现高效的微波—光波转换，但由于缺乏可调谐性，在实际应用中会受到限制。

  研究过程中，科研人员开发了一种由光力微腔和磁振子微腔组成的混合系统。系统中能够最终靠磁致伸缩效应对声子进行电学操控，也能够最终靠光辐射压力对声子进行光学操控，而且不同微腔内的声子可以通过微腔的非间接接触实现相干耦合。基于高品质光学模式对机械状态的灵敏测量，课题组实现了调谐范围高达3吉赫兹的微波—光学转换，转换效率远高于以往的磁光单一系统。此外，研究组观测了机械运动的干涉效应，其中光学驱动的机械运动可以被微波驱动的相干机械运动抵消。

  这一研究成果提供了一种有效进行操控光、声、电、磁的混合实验平台，有望在构建混合量子网络中发挥重要作用。

  坚持因地制宜，理清思路、完善规划，做到宜农则农、宜林则林、宜牧则牧，把自身比较优势发挥好。

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