声子介导的磁子-自旋相互作用的量子参量放大

近年来发展的混合磁子学为磁性研究进展与量子信息处理发展提供了新机遇。然而，由于各组分间本征弱相互作用与频率失配，在磁子与特定信息载体（特别是机械振子与固态自旋）之间设计相干量子态转移仍具挑战。本文中，我们展示了在混合三方系统中如何将纳米磁体中的磁子模式与微机械悬臂的量子化机械运动（声子）强耦合。通过引入机械运动的量子参量放大实现了相干且增强的磁子-声子耦合。利用实验可行的参数，我们表明可调节机械参量驱动使系统进入强耦合区甚至超强耦合区。此外，我们在色散耦合区展示了纳米磁体与氮空位中心间的相干态转移，该磁子-自旋相互作用由虚激发的压缩声子介导。即便机械品质因子较低，放大后的机械噪声也几乎不会干扰系统的相干动力学，从而免除了施加额外工程化库技术的需求。我们的工作为开发新型量子换能器、量子存储器与高精度测量开辟了前景。