中國科大郭光燦院士團隊在磁光力混合系統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，證明該混合系統支持磁子-聲子-光子的相干耦合，進而實現了可調諧的微波-光波轉換。

不同的量子系統適合不同的量子操作，包括原子和固態系統，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，可以實現對不同量子系統的耦合調控，最終構建能發揮不同量子系統優勢的混合量子網絡。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，腔光力系統雖已實現高效的微波-光波轉換，但由于缺乏可調諧性，在實際應用中會受到限制。

a-b. 磁光力混合系統示意圖，支持磁子-聲子-光子相干耦合；c. 微波-光波轉換

該工作中，研究組開發了一種由光力微腔和磁振子微腔組成的混合系統。系統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相干耦合?；诟咂焚|光學模式對機械狀態的靈敏測量，課題組實現了調諧范圍高達3GHz的微波-光學轉換，轉換效率遠高于以往的磁光單一系統。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?？傮w而言，該磁光力系統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揮重要作用。

審核編輯：郭婷