宏观物体的量子调控是量子科学领域长期追求的目标，其中冷却在抑制热运动、揭示量子现象方面发挥着核心作用。工作于量子区的机械振子已成为量子信息、量子极限测量以及量子力学基本检验的重要平台。在腔光力学中，通过红边带驱动可以实现基态冷却，并已在实验上得到验证。然而，量子反作用限制了最小可达声子数，使得基态冷却在不可分辨边带区（USR：ωb<<κ）尤为困难。为克服这一限制，人们已提出多种策略，包括脉冲驱动、耗散耦合、压缩驱动、反馈控制以及各种混合方案。

随着量子材料的兴起，钇铁石榴石（YIG）球中的磁子——即集体自旋激发——因其高自旋密度与良好可调性而备受关注。尤其是磁子的 Kerr 非线性，它源于磁晶各向异性并已在 YIG 球中被实验实现，催生了丰富多样的非线性现象，包括双稳性、非互易纠缠、强自旋耦合、阻塞效应、量子相变、稳态压缩以及其他非线性效应。本文正是利用这一非线性，提出了一种基于嵌入光力学腔的微米级 YIG 球的高效冷却方案。在强腔驱动下，磁子 Kerr 非线性诱导出一个双磁子过程；对磁子模式进行绝热消除后，它在腔内转化为一个等效的双光子过程。当腔耦合到热库时，这一诱导双光子相互作用可与反作用加热通道发生破坏性干涉，从而突破量子反作用施加的边带分辨约束，在 USR 中实现基态冷却。在最优冷却条件下，反作用加热被完全抑制，最小声子数被显著降低。此外，向腔内注入压缩真空可在这些条件下进一步提升冷却性能，带来更高的净冷却速率、更低的光力学耦合要求以及更强的抗噪鲁棒性。通过优化双光子相互作用强度，我们的方案能够同时超越标准边带冷却和压缩冷却。因此，本工作通过将 Kerr 磁子学与光力学相结合，为宏观机械系统的量子调控提供了一条新途径。

该工作的第一作者为温州大学2022级硕士研究生樊晓红同学 （现为延边大学在读博士生），通讯作者为b体育app的陈姣姣和熊伟两位老师，温州大学为第一完成单位。该工作受到国家自然科学基金、浙江省重大研发计划、浙江省自然科学基金、深圳量子研究院开放项目资助。

图1：方案装置图

图2：方案优越性

期刊简介：

Chinese Physics Letters（《中国物理快报》，简称CPL）由中国科学院物理研究所和中国物理学会联合主办，1984年创刊，是目前中国唯一的快报类综合性物理学英文期刊。CPL以快速发表物理学各领域的重要原创成果为宗旨，在保护华人物理学家首创性、突破性科研成果首发权方面发挥了重要作用。CPL已连续两期入选中国科技期刊卓越行动计划“英文梯队期刊”项目，目前稳居JCR Q1（TOP）。