《IEEE Transactions on Quantum Engineering》：Amplifying Two-Mode Squeezing in Nanomechanical Resonators
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针对量子压缩突破3 dB瓶颈这一难题，作者提出在NDOPA耦合的双腔光机械系统中引入双音激光，实现两模机械压缩。模拟显示压缩度可达18.4 dB，为量子传感与信息处理提供高纠缠度资源。
在量子精密测量与量子信息处理领域，如何把机械振动压缩到量子极限以下是长期困扰实验家的难题。传统单腔单音驱动方案受3 dB壁垒限制，热噪声和耗散又进一步吞噬脆弱的压缩度，使得宏观机械系统难以提供足以支撑量子优势的高纠缠资源。面对这一瓶颈，来自埃塞俄比亚与阿联酋的合作团队提出一条“双管齐下”的新思路：让两对红-蓝失谐激光同时驱动嵌入非简并光学参量放大器（NDOPA）的双腔光机械系统，借助参量放大与辐射压力的协同，把两模压缩推向18 dB量级，为量子传感、连续变量量子计算及宏观纠缠态制备打开新窗口。
为验证该设想，研究人员构建包含两个完美反射可动镜的耦合腔理论模型，并引入NDOPA提供腔内压缩。系统总哈密顿量同时囊括自由光机械项、辐射压力耦合、双音外驱及参量相互作用。在弱耦合-解析边带极限下，通过线性化量子朗之万方程得到八维漂移矩阵，利用Routh-Hurwitz判据给出稳定条件，并求解Lyapunov方程获得稳态协方差矩阵（CM）。压缩度以集体正交算符方差低于散粒噪声基准为判据，并以dB形式量化。
主要技术方法：双腔光机械系统理论建模；双音激光驱动与NDOPA联合调控；线性化量子朗之维方程与漂移矩阵本征值稳定性分析；Lyapunov方程求解稳态协方差矩阵；集体正交方差及辛本征值量化两模压缩。
研究结果依次如下：
模型与动力学
通过将红失谐激光用于基态冷却与量子态转移，蓝失谐激光引入位移压缩，再叠加NDOPA产生的腔场压缩，实现“腔内-机械”双通道压缩累积。解析边带条件下忽略反旋转项，系统演化简化为可解的线性高斯过程。
两模压缩量化
定义腔模与机械模的集体正交 δx、δy，其方差直接由CM元素组合给出。当任一方差小于1即判定两模压缩存在。计算表明，仅开启红驱时最大压缩2.95 dB；加入蓝驱后，在P/P=0.1、φ=0、Λ=0.485κ处跃升至5.7 dB，首次突破3 dB。
参数影响分析
(a) 相位φ：压缩在φ=0对称最优，随|φ|增大快速衰减；
(b) 蓝红功率比：低比值区机械压缩先升后降，最优值位于0.97—0.99之间；腔模压缩始终低于3 dB；
(c) 参量耦合系数Λ：Λ升高显著增强机械压缩，但对腔模作用有限；
(d) 耦合强度：在G/κ=1、G/G=0.975时取得18.40 dB极值；
(e) 热环境：10 mK下可突破3 dB，400 mK以上失效；提高机械品质因子至12×10，可把最优压缩提升至23.47 dB并拓宽温度容忍窗口。
纠缠转移
利用对数负度量化，证实NDOPA先产生腔-腔纠缠，再通过辐射压力映射为机械-机械纠缠。提高Λ或降低G/G均可增强纠缠，但过高蓝驱引入加热会使纠缠骤降，与压缩行为一致。
结论与讨论：该工作首次证明，在常规实验参数下，双音激光与NDOPA协同可让两模机械压缩轻松跨越3 dB，并逼近20 dB量级，刷新光机械体系记录。方案对热噪声表现出显著鲁棒性，且所有操作均基于现有薄膜-腔耦合、参量晶体及平衡零拍检测技术，实验可行性强。高压缩度与纠缠度使系统成为连续变量量子隐形传态、量子增强力显微镜及宏观量子态层析的理想平台。未来可进一步引入机械参量放大或Sagnac环实现非互易压缩，构建分布式量子传感器网络。论文发表于《IEEE Transactions on Quantum Engineering》，为量子光机械领域提供了即插即用的理论框架与实验路径。
