腔光力学是什么

腔光力学是什么？腔光力学系统中的量子光学效应及应用有哪些？腔光力学是近年国自然申请的热门科目，为你带来相关介绍。

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腔光力学是与量子物理学、光学和纳米科学等领域密切相关，并处在快速发展阶段的前沿研究领域。腔光力学主要研究处于腔中的电磁场与微纳力学振子之间的辐射压力相互作用及其产生的物理效应与应用。腔光力系统是研究宏观量子效应与量子经典边界等量子力学基本问题的理想物理平台，在现代量子科技，如量子精密测量与传感中具有重大的应用价值。腔光力学的研究将加深人们对光与物质相互作用物理的理解，拓宽光力技术的应用前景。

研究人员已经在多个物理平台上实现了腔光力耦合物理模型的构建，包括含有悬挂镜子的法布里-珀罗型腔、具有中间模结构的光腔、具有振动边界的共振腔、微波波段的光力系统、光子晶体条带光力腔、光腔与冷原子耦合系统、腔磁光力系统、悬浮光力系统等。通常而言，腔光力系统中的电磁场为处于光波波段或微波波段频率的光场。对力学模式而言，其具有更加宽阔的参数范围。比如，力学振子的质量范围可以从仄克到千克，尺寸范围可以从几十纳米到米，共振频率范围可以从几个赫兹到几千兆赫兹。腔光力系统中的光学和力学自由度具有各自的优越特性：光学自由度具有快速传输、零温噪声环境及成熟量子态操控和测量技术等优势;力学振子是一种理想的传感系统，它可以很好地实现力、位移、自旋、电荷、磁场和质量等微弱信号的传感。特别的是，光学和力学自由度之间的光力辐射压力相互作用是腔光力学的研究核心。光力相互作用提供了利用光学驱动来控制力学自由度量子运动的手段，同时也提供了通过控制振动边界来调控电磁场物理特性的方法。

近十五年来，腔光力学领域在基础研究方面取得了较大的进展，主要包括力学振子的基态冷却和各种各样基于线性光力耦合的新奇量子效应，如光力纠缠产生、光力正则模劈裂效应、光学或力学正交压缩、光力量子态转移、光波微波频率转换等。特别的是，近年来多模腔光力学研究取得了一系列新的进展，为研究多力学模纠缠、多个力学振子振动的量子同步、多体物理量子模拟等主题提供了一个新的物理平台。同时，腔光力系统也是研究非线性动力学、光力混沌与多稳现象的理想平台。此外，腔光力系统在量子精密测量应用方面取得了重要进展。尽管如此，腔光力学领域仍存在一些挑战，例如，单光子光力耦合强度太弱，导致光力系统无法进入单光子强耦合参数区。因此，观测单光子强耦合区的光力效应仍然是一个具有挑战性的目标。

当前，腔光力学的理论和实验研究均处于高速发展阶段，科研人员提出了各种各样的新物理模型、新参数区以及新物理机制用以研究新奇光力效应并对其进行拓展及应用;提出了几类新型的物理系统用来实现光力耦合物理模型的构建。基于以上研究现状，出版一期专刊来总结已有研究成果并展望未来发展趋势正逢其时。