一项技术突破可以通过成功配对两种称为微波光子和磁振子的量子粒子，实现称为“磁振子学”的新量子技术领域。

芝加哥大学阿贡分校的科学家们驯服光子-磁振子相互作用

芝加哥大学普利兹克分子工程学院和阿贡国家实验室的研究人员宣布，他们可以直接控制两种称为微波光子和磁振子的量子粒子之间的相互作用，这是一项史无前例的发现。这种方法可能成为构建量子技术的一种新方法，包括具有新功能的电子设备。

科学家们对量子技术寄予厚望，量子技术在过去十年中取得了突飞猛进的进步，并可能成为强大的新型计算机、超灵敏探测器甚至“防黑客”通信的基础。但扩大这项技术仍存在挑战，该技术依赖于纵最小的粒子以利用量子物理学的奇特特性。

其中两种量子粒子是微波光子（形成我们已经用于无线通信的电磁波的基本粒子）和磁振子。磁振子是一种粒子状实体的术语，它形成科学家所说的“自旋波”——可能发生在磁性材料中的波状干扰，可用于移动信息。

近年来，让这两种类型的粒子相互通信已成为经典和量子信息处理的一个有前途的平台。但事实证明，直到现在，这种交互都无法实时纵。

“在我们发现之前，控制光子-磁振子的相互作用就像向空中射箭，”阿贡国家实验室纳米材料中心的科学家、该研究的通讯作者张旭峰说。“一旦飞起来，那支箭就完全无法控制。”

该团队的发现改变了这一点。“现在，它更像是驾驶无人机，我们可以以电子方式引导和控制它的飞行，”Zhang 说。

可调交互：大跃进

通过智能工程，该团队利用电信号周期性地改变磁振子振动频率，从而诱导有效的磁振子-光子相互作用。结果是有史以来第一个微波磁振子设备，科学家们可以根据自己的意愿“调整”。

该团队的设备可以在光子和磁振子之间传输信息时，随时控制光子-磁振子相互作用的强度。它甚至可以完全打开和关闭交互。借助这种调谐功能，科学家可以以远超当前版本的混合磁振子设备的方式处理和处理信息。

“在我们发现之前，控制光子-磁振子相互作用就像向空中射箭。”

Xufeng Zhang，美国阿贡纳米材料中心

“在过去的几年里，研究人员一直在寻找一种控制这种相互作用的方法，”Zhang 说。

实时量子信号处理

该团队的发现为基于磁振子的信号处理开辟了一个新的方向，并有望带来具有新功能的电子设备。

它还可能使量子信号处理的重要应用成为可能，其中微波-磁振子相互作用正在被探索为在不同量子系统之间传输信息的有前途的候选者。

该研究的其他作者是芝加哥大学的长春钟和江梁，以及阿贡国家实验室的Jing Xu，Xu Han和Dafei Jin。