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将光学活性自旋系统与光子腔耦合实现的自旋-光子接口，是量子网络和量子信息处理的关键。要为偏振编码光子实现这样的接口，需要腔体能够支持任意偏振态，通过其远场模式提供高效的光学接入，并保持足够高的品质因子以实现与系统光学跃迁的高协同性。然而，Q因子与远场发射模式之间存在固有的权衡，使得同时优化这些参数以实现自旋-光子接口变得具有挑战性。在本工作中，该团队实现了一种基于梯度的逆向设计框架，利用带自动微分的导模展开方法，获取支持任意偏振态的环形腔的几何特征，同时优化腔体的品质因子和远场模式轮廓。优化后的非周期性腔体实现了约9,000的品质因子，比周期性（“靶心”）腔体高出一个数量级，同时保持了类高斯远场发射模式。此外，通过改变腔体几何结构在±6 nm的制造容差范围内，该团队验证了该设计对制造误差的鲁棒性，并确定了内环宽度和中心盘半径是对品质因子和远场模式影响最大的参数。这些结果确立了基于导模展开的逆向设计作为一种强大且计算高效的方法，可用于开发用于量子光子应用的高协同性自旋-光子接口。