在探索宏觀(guān)尺度量子現(xiàn)象的研究中，如何有效實(shí)現(xiàn)和調(diào)控多組分量子糾纏一直是量子科學(xué)領(lǐng)域的重要課題。近期，熊偉副教授和陳姣姣博士研究團(tuán)隊(duì)在混合腔-磁振子光機(jī)械體系（cavity-magnon optomechanics）中提出了一種新方案，成功實(shí)現(xiàn)了多類(lèi)型、可調(diào)控的雙組分與三組分量子糾纏，為研究宏觀(guān)量子效應(yīng)和發(fā)展混合量子技術(shù)提供了新的理論框架與物理機(jī)制。

該研究將磁振子引入傳統(tǒng)腔光機(jī)械系統(tǒng)中。磁振子是磁性材料中自旋波的量子化激發(fā)，具有高自旋密度和低能量損耗等優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)在量子信息和凝聚態(tài)物理中受到廣泛關(guān)注。通過(guò)強(qiáng)磁振子-光子耦合，研究者構(gòu)建出一個(gè)融合光子、聲子與磁振子三種自由度的混合體系，使其既具備腔光機(jī)械系統(tǒng)的非線(xiàn)性特性，又展現(xiàn)出磁振子體系的靈活可控性。基于該體系，研究揭示了豐富的量子糾纏結(jié)構(gòu)。首先，通過(guò)引入單個(gè)磁振子，可以靈活調(diào)控腔光機(jī)械糾纏的強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)從光-機(jī)械糾纏到磁振子-光子、磁振子-聲子以及磁振子-光子-聲子三方糾纏的連續(xù)轉(zhuǎn)變。進(jìn)一步地，當(dāng)系統(tǒng)包含兩個(gè)磁振子時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)磁振子-磁振子糾纏及三方糾纏（磁振子-磁振子-光子或磁振子-磁振子-聲子）。這些糾纏的類(lèi)型與強(qiáng)度可通過(guò)系統(tǒng)參數(shù)精確調(diào)節(jié)，例如控制驅(qū)動(dòng)場(chǎng)與磁振子模之間的頻率差或耦合強(qiáng)度，即可實(shí)現(xiàn)不同糾纏模式之間的可逆切換。

研究還發(fā)現(xiàn)，工程化的磁振子-光子耦合不僅能夠顯著增強(qiáng)各種糾纏，而且能夠有效提升其在有限溫度下的穩(wěn)定性。值得注意的是，當(dāng)磁振子具有較大衰減率時(shí)，它們反而能夠起到“保護(hù)”作用，在抑制部分量子關(guān)聯(lián)的同時(shí)恢復(fù)或保持光機(jī)械糾纏，這為在開(kāi)放系統(tǒng)中保持量子特性提供了新的思路。

在進(jìn)一步的分析中，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)考察了環(huán)境溫度對(duì)糾纏的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)磁振子-光子耦合較弱時(shí)，光機(jī)械糾纏更易在較高溫度下保持；而當(dāng)兩者耦合強(qiáng)度接近時(shí)，磁振子間的糾纏則表現(xiàn)出更好的熱穩(wěn)定性。此外，在三組分糾纏中，磁振子-磁振子-聲子糾纏的魯棒性?xún)?yōu)于磁振子-磁振子-光子糾纏，這主要得益于機(jī)械模式的冷卻效應(yīng)。

該研究為實(shí)現(xiàn)可控的宏觀(guān)量子糾纏與多模量子調(diào)控提供了全新途徑。通過(guò)將光、聲、磁三種自由度有機(jī)融合，研究團(tuán)隊(duì)不僅揭示了混合量子系統(tǒng)中糾纏生成與演化的物理規(guī)律，也為基于混合體系的量子通信、量子計(jì)算及高精度測(cè)量提供了理論依據(jù)和技術(shù)思路。這項(xiàng)工作為探索和利用宏觀(guān)量子效應(yīng)開(kāi)辟了新的方向，展示了腔-磁振子光機(jī)械體系在未來(lái)量子科技發(fā)展中的廣闊前景。

該工作于2025年10月27日在線(xiàn)發(fā)表于中科院一區(qū)TOP期刊《Chaos, Solitons and Fractals》上，第一作者為23級(jí)物理研究生陳欽耿，22級(jí)研究生劉明月，23級(jí)本科生黃纖纖為參與作者，數(shù)理學(xué)院陳姣姣博士與熊偉副教授為論文共同通訊作者。本工作得到了浙江省自然科學(xué)基金、浙江省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（尖兵領(lǐng)雁）、以及國(guó)際量子研究院開(kāi)放課題資助。詳情請(qǐng)見(jiàn)： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960077925014857