近日，马付胜教授课题组与合作者在腔自旋电子学领域取得重要突破。相关成果以“Ultrastrong to nearly deep-strong magnon-magnon coupling with a high degree of freedom in synthetic antiferromagnets”为题发表在物理领域国际顶级期刊Nature Communications。文章链接: //www.nature.com/articles/s41467-024-46474-7。马付胜教授和中国科学院物理所于国强研究员为共同通讯作者；物科院2022级硕士生张宇为该论文的第二作者。
量子信息、量子计算、集成电路产业是国家科技进步和产业发展的战略性重点领域，对国民经济的自主发展具有重大意义。混合量子系统通过探索不同量子子系统之间的耦合机制和调控手段，将不同量子子系统的优势进行互补来组建完整量子网络，在量子计算与量子信息处理中发挥着越来越重要的作用。近年来，基于磁振子与微波光子、光学光子、振动声子、磁振子和超导量子比特耦合的混合量子系统引起了广泛关注，涌现出了交叉腔QED、磁振子学、量子光学和量子信息的新兴学科领域--腔自旋电子学。
在该项工作中，马付胜教授课题组与中国科学院物理所于国强研究员课题组合作，基于合成反铁磁多层膜研究了通过引入空间对称性破缺实现磁振子模式声学支与光学支之间的强耦合；探讨了耦合强度对反铁磁层间交换耦合和垂直磁各向异性的依赖关系；提出了将耦合强度提高到超强耦合、深强耦合的机制。在实验上以[Co/Ni]x/Ir/[ Co/Ni] y和[Co/Ni]x/Ir/Ni80Fe20两种材料体系的合成反铁磁多层膜验证了磁振子模式间的强耦合、超强耦合、极强耦合；利用ST-FMR和布里渊散射对面内、面外、T型三种磁矩组态下的磁振子耦合现象进行了系统的研究；首次在实验上实现了基于片上(on-chip)合成反铁磁的深强耦合。相关结果为基于自旋电子学的混合量子系统的搭建提供新的方案。
马付胜教授课题组与合作者已在腔自旋电子学领域取得了一系列有代表性的成果：Applied Physics Letters 123, 232406 (2023); Appl. Phys. Rev. 9, 021404 (2022); Nat. Commun. 12, 1909 (2021); Appl. Phys. Lett. 118, 112405 (2021); Adv. Funct. Mater. 30(3), 1907140 (2020); Nano Lett. 20(1), 109-115 (2020)。
该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏特聘教授计划、江苏省“六大人才高峰”计划等经费资助。
