近日，郑州大学物理学院量子信息研究院科研团队在量子非互易光学与量子调控方面取得积极进展。研究提出了一种基于压缩诱导对称性破缺的非互易增强新机制，建立了耗散非互易调控的普适理论框架：在双腔共享耗散库体系中，通过打破两腔压缩参数的交换对称性，实现库介导非互易耦合的指数级增强，首次揭示了压缩资源只有在破坏系统对称性时才能真正增强耦合。

非互易传输是现代光信息处理和量子网络中的核心功能，是实现光隔离器、环行器以及片上光子网络的重要基础。传统磁光隔离器难以片上集成，近年发展的耗散库工程方案无需外磁场，依靠相干耦合与集体耗散干涉生成非互易相互作用，具备宽带、易调控优。然而，这类方案的非互易强度通常受到系统参数和耗散机制的限制，如何突破这一限制，实现更强、更灵活的非互易调控，是该领域亟待解决的问题。

针对这一问题，研究团队构建了双同频谐振腔共享公共耗散库模型，在两个谐振腔及公共耗散库中分别引入独立压缩场，建立了完整的压缩表象理论。研究发现，仅当两腔压缩振幅或压缩相位存在不对称时，系统的非互易增强机制才会被激活；相比传统单腔压缩方案，新机制能够以更低的实验压缩强度实现更强的非互易耦合。更重要的是，这种增强并非简单放大耦合参数，而是通过压缩资源的优化配置重构能量传输路径，为非互易调控提供了全新的物理机制。基于该理论，研究团队进一步在量子电池和集成光隔离器中完成验证。结果表明，器件的储能能力、可提取功以及单向传输性能均可提升数个数量级，同时研究给出了完整的解析理论和数值相图，并提出了基于铌酸锂微环和超导谐振器的实验实现方案。该成果不仅深化了对量子压缩、耗散工程和非厄米物理之间内在联系的认识，也为高性能非互易量子光子器件和量子能源器件的设计提供了新的理论基础和技术路径。

相关成果以“Enhancing Nonreciprocity through Squeezing-Induced Symmetry Breaking”为题在线发表在权威期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。物理学院2023级博士生刘冰冰为论文第一作者，陈刚教授、苏石磊教授（民进会员，简介如下）、王东阳副研究员，湖南师范大学/国防科技大学景辉教授共同指导，湖南师范大学唐健博士、日本理化所F. Nori教授参与合作。该工作得到国家自然科学基金杰青项目、国家科技重大专项、国家重点研发计划、面上项目的支持。

苏石磊：郑州大学教授、博导，民进会员，2016年博士毕业于哈尔滨工业大学，同年加入郑州大学物理学院。从事量子信息、量子计算与非厄米量子物理研究。提出“非绝热非循环几何量子计算”方案(被实验验证)；设计耗散可调控方法并用于检验量子力学“耗散-时间”不确定关系(被 新华社客户端、美国物理学会《Physics》新闻报道)；打破非厄米系统中成功率与速度的内禀制约关系。发表SCI论文100余篇，被引3300余次，H因子33。主持国家自然科学基金项目4项；河南省优青1项、河南省重大科技专项课题1项；河南省优秀学士学位论文指导教师(2021)、河南省教学技能竞赛二等奖(2024)、河南省优秀科技论文奖一等奖(2023)、全国大学生物理实验竞赛一等奖指导教师、“河南省优秀研究生教育工作团队”团队成员。研究成果先后被美国物理学会新闻期刊《Physics》、英国物理学会新闻期刊《PhysicsWorld》、新华社客户端、中国科学报 报道。担任包括PRL、NC、PRXQuantum、PRApplied、PRA、APL、OL、OE等期刊审稿人。

（来源：大河网   河南日报社视觉全媒体中心·大河报记者 牛洁）