近日，中國科大郭光燦院士領導的中科院量子信息重點實驗室董春華研究小組與鄒長鈴博士后首次在介質微腔內實現了基于布里淵散射聲學聲子的光信息存儲，存儲壽命可達十幾微秒。此成果2015年2月4日在線發表在Nature Communications上[Nature Communications 6, 6193 (2015)]。
近年來，光學高品質因子微腔與機械振子相干相互作用引起了極大的關注，可以被用于高效量子態的存儲與任意光子的頻率轉換。區別于以往的實驗只關注機械振子的整體振動模式，我們的實驗研究了微球腔內光學和聲學的行波回音壁模式的相干轉換。
利用這種高品質的介質微腔，實驗證實了光的布里淵散射激發向前傳播的聲學聲子的存在，這類聲學模式的線寬很窄，因而其壽命達到幾十微秒，遠高于光子在微腔內的壽命。在此基礎上，通過控制聲學聲子與光子的相互作用，觀測到了基于布里淵散射的誘導透明窗口，實現了光子到聲子的轉換；隨后這類聲子可以與光子再次相互作用，轉換成光子，從而完成光信息的存儲與讀取。進一步的實驗結果證實了這類聲學聲子與光子的轉換是相干保持的。尤其讓大家感興趣的是，該類聲學聲子與光子的相互作用嚴格滿足動量和能量匹配的要求，因此只有特定的方向入射的光子才能發生相互作用，從而導致相互作用的單方向性。這個體系所具有的這種獨特優勢可以被用于實現諸如光隔離器，環形器等芯片光學元器件。這項成果有望進一步開拓到光子與聲子的強相互作用以及量子存儲器的研究。
基于布里淵散射實現的誘導透明窗口譜線（插圖為聲學回音壁模式的場強分布）
該項研究得到了科技部、國家自然科學基金委和量子信息與量子科技前沿協同創新中心的資助。
