郑州大学苏石磊、陈刚团队牵头，联合湖南师范大学景辉课题组、国防科技大学、河南省科学院、日本理研量子计算中心 F. Nori 国际团队完成。研究建立一套普适设计准则：双腔共享耗散库体系中，通过两腔压缩参数的交换对称破缺，实现库介导非互易耦合指数级放大，推翻 “压缩必然提升单向输运” 直观认知，阐明仅腔间压缩参数不对称时增益效应才能激活；机制区别于单腔压缩、仅库压缩方案，可大幅降低实验所需压缩强度阈值，分别在量子电池、集成光隔离器两大核心量子器件完成理论验证，储能、可提取功、单向传输信号均实现数个量级提升，为耗散工程、非互易量子光子器件、量子能源设备提供全新调控范式，配套解析表达式、数值相图与铌酸锂微环、超导谐振两类可行实验平台方案。非互易器件可阻断反向信号、实现单向能量输运，是量子通信、集成光子、量子储能的核心基础元件。传统磁光隔离器难以片上集成，近年发展的耗散库工程方案无需外磁场，依靠相干耦合与集体耗散干涉生成非互易相互作用，具备宽带、易调控优势，但非互易强度提升手段匮乏。量子压缩作为经典非经典量子资源，已证实可放大光物质耦合，学界尝试利用压缩优化非互易响应，但过往工作仅依托压缩频移实现单向传输，缺少统一、可量化的系统设计原理；已有研究未区分腔压缩与公共耗散库压缩的物理差异，未能解释部分场景压缩无法增强甚至抵消非互易的反常现象，同时缺少压缩调控下量子电池、光隔离器的完整性能定量分析，无法指导实验室参数优化，存在理论框架与器件应用双重缺口。
研究构建双同频谐振腔耦合单一公共耗散库基础模型，腔内二阶非线性介质通过简并参量放大生成压缩真空，分别对两个腔、共享库施加独立压缩场，推导压缩表象下系统动力学演化方程，定义非互易耦合增强因子量化压缩增益。核心颠覆性结论为：当两腔压缩振幅、相位完全一致，体系满足模交换对称，多条压缩诱导输运通道发生相消干涉，压缩贡献完全抵消，非互易强度与无压缩基准体系无差别；仅打破两腔压缩对称（振幅差、相位差任意一种非零）才能产生相长干涉，指数放大单向耦合强度。
相位差达到 π 时增强效果最优，且该最优增益与压缩振幅差值无关；反之仅压缩单腔需要双倍压缩强度才能达到同等效果，显著提升实验难度；若仅对公共耗散库施加压缩，系统交换对称维持不变，压缩仅重塑噪声二阶关联，不改变有效非互易耦合强度，无法实现增益。整套机制并非简单参数缩放，而是通过压缩资源差异化分配重构腔间能量输运路径，从干涉层面调控单向与反向传输通道权重。
将该对称破缺压缩机制延伸至片上光隔离器件，推导单向传输系数解析形式，反向传输完全归零，正向信号随压缩不对称程度指数放大，存在最优腔耦合参数匹配最大隔离透射。论文提出两套成熟实验平台：一是高 Q 铌酸锂微环谐振器阵列，依托二阶非线性产生压缩，通过热相位调控、定向波导实现可调相干与集体耗散耦合；二是超导共面波导谐振腔，利用超导量子干涉器件实现参量压缩调控，两种方案均给出谐振频率、损耗、压缩泵浦的可实现实验参数，具备高度工程可行性。
该工作建立压缩调控耗散型非互易效应的底层对称准则，厘清腔压缩、库压缩两类资源的差异化物理作用，破除单一压缩调控的实验瓶颈；在量子储能、集成光隔离两类关键量子器件完成性能指数增强论证，形成完整理论、数值、实验三位一体研究链条，拓展耗散工程与量子压缩交叉研究方向，为无磁集成非互易光子芯片、高功率量子电池的设计与实验测量提供清晰理论指导与参数优化依据。
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