光子、原子乃至分子的量子资源正在被开发利用，并推动量子光学、原子光学与原子分子物理等学科研究的融合。光子与原子潜在优势也正在牵引量子精密测量领域的发展，成为目前国际原子、分子与光物理交叉领域的前沿趋势之一。对于基于原子系统的量子中继器，原子磁力计和原子干涉仪而实现的精密测量，各种噪声始终是限制测量精度的主要因素。关于降低噪声的研究有很多，而通过控制相互作用过程或通过利用量子计量学中的...

压缩超快成像CUP技术是目前成像速度最快、单次成像帧数最高的被动式单次超快成像技术。由于具有超高的时间分辨能力和被动接收式的成像结构，该技术已被广泛应用于诸多超快现象的观测中，例如光脉冲的空间传播、超短脉冲的时空演化、等离子体动力学、冲击波传播、光学混沌等。CUP是一种计算成像技术，它包含了场景编码采集和图像计算重构两个部分。场景编码采集过程通过空间编码和时域拉伸将动态场景的时空三维信息转换成空间二维信...

   近年来，基于光学频率梳技术所发展出来的一系列具有突破性意义的新实验技术推动着许多科研领域的发展，其已经成为继超短脉冲激光问世之后激光技术领域又一重大突破。双光梳光谱技术(Dual-comb Spectroscopy)是以此为基础出现的具有高灵敏高分辨特性的新光谱探测技术，它采用两台重复频率略有差别且高度互相干的光学频率梳进行外差相干灵敏探测来实现对实验样品频谱的测量，理论上可以对任意频谱范围（极紫外至太赫兹...

 基于Sagnac效应的角速度测量系统在军事和国民经济领域中有重要用途。根据角速度测量系统中干涉物质的不同，可以分为光波干涉角速度测量系统（例如光纤陀螺）和物质波干涉角速度测量系统（如原子陀螺）两类。然而，无论是光纤陀螺还是原子陀螺，在实现高精度角速度测量时，都有其自身的优势和技术瓶颈。其中，光纤陀螺仪结构简单，容易实现大面积的Sagnac环，但测量精度受限于光源相干性、光纤中散射和偏振交叉耦合等噪声影响...

超灵敏红外探测在基础科学研究与前沿创新应用方面都发挥着重要作用，如量子光学、激光测距、光学通信、环境监测和生物医学等。近年来，非线性频率上转换技术得到迅速发展，并成为红外探测的有效手段之一，能够利用高效率、高灵敏、高速度的硅基探测器实现红外波段信号的探测，从而显著提升红外探测与成像的性能。通常，频率上转换探测技术可以大致分为两类：一类是基于对红外光场的非线性频率变换，如通过非线性和频或四波混频效应...

   里德堡原子是指电子轨道半径很大的一类高激发态原子。里德堡原子之间存在很强的长程相互作用，其值比基态原子之间的相互作用大十个以上数量级并可主动操控，从而在量子信息与量子计算、精密光谱与精密测量、非线性与量子光学、非平衡量子多体模拟等中有重要的应用。       对于室温下的里德堡原子气体样品，由于多普勒、碰撞和渡越等光谱增宽效应的存在，原子的热运动掩盖了原子之间的相互作用，...

多组份纠缠是构建量子网络的重要物理资源，它的规模大小直接决定着量子网络的性能，从而决定了量子网络在量子通信和量子计算中的能力。因此，建立大规模量子纠缠对于构建高性能量子网络至关重要。多组份纠缠的规模大小取决于两个方面，即量子纠缠的节点数和量子纠缠的通道数。如果可以同时存在独立且正交的多个通道的多组份纠缠，则量子网络的信息处理能力将得到极大提高。   在本研究工作中，荆杰泰教授团队创新性的将...

热传递共有热传导、热对流、热辐射三种方式。这都是宏观意义上的热传递，主要通过不同的温度来实现流体原子或分子的移动转移。但是当系统的尺寸减小到微米和纳米量级时，随机和量子波动将引入新奇的现象。近期，实验室武海斌教授和盛继腾研究员研究小组实现了新的热传递方式，热能可以利用光场长距离传输，发现非平衡稳态下可违背热力学第二定律，向全光可控器件、量子热机和能源的有效利用迈出重要一步。该工作基于双薄膜腔光力实...

日常经验和热力学定律告诉我们热流是自发的从高温流到低温。然而，最新来自华东师范大学，昆明理工大学，美国科罗拉多大学的合作研究团队（熊科诏博士、刘宗华教授、曾春华教授、李保文教授）发现了一种反常的热传导现象：在复杂网络的局部链接上，热量有可能从低温节点传递到高温节点，且这种可能性随着网络结构负相关性的增加而增加，如图(a)与(e)所示。这种现象被称为热虹吸现象，其相关研究论文“Thermal siphon phenomenon an...

在许多真实复杂系统中，故障传播是广泛存在的，这其中，级联故障是最严重的一种。故障发生时，系统中的一部分节点失效，诱发级联反应，最终导致网络的大范围崩溃，例如电力网的瘫痪、交通的堵塞和经济的萧条。以往关于级联故障的研究中，大多数的建模是假设故障传播是不可逆的，即节点恢复后就不再参与信息的传播。然而在金融市场、交通和社交媒体等网络上，信息传播过程存在可逆的行为，例如股票市场中股价的上涨和下跌，社交媒体...

多维光谱技术已经广泛应用于研究各种物理和化学现象。在基于光子回波信号的多维光谱技术中，第一束脉冲用于产生相干态，随后演化同时逐渐退相干; 经过时间t1后，第二束光脉冲产生激发态布局，随后演化时间T；第三束脉冲产生，经过复相干过程系统将自发产生光子回波信号。通过关联两两脉冲间隔中的量子相干动力学，我们能够获取分子间的耦合信息。基于光子回波信号的二维光谱技术，能够通过退相干和复相干过程选择性地消除非均匀加...

随着大数据，云计算和人工智能等新兴领域的出现，传统的通信方式所提供的信道容量具有很大的局限性。为了提高通信系统的信道容量，携带轨道角动量 (OAM) 的涡旋光束以一种新的复用方式出现，可以从根源上解决复用通信中的速率和信道容量问题。为了实现轨道角动量复用通信，需要突破的关键技术之一就是接收端涡旋光束 OAM 的探测。印建平小组提出并产生了一种具有混合角动量的光束，横截面光强度分布具有明显的OAM识别特...

能源和信息是当今世界两大重要议题。最近，钙钛矿作为功能性能源材料，因其宽带的光吸收和出色的电荷传输能力而在光能电能转化领域表现出众。然而，当前钙钛矿材料的研究和应用主要侧重于高效太阳能电池、微型多色相干光源等能源领域。能否将钙钛矿的应用领域从储能材料拓展到信息编码器件，是此领域面临的新挑战和发展方向。谢微研究员课题组首次概念上提出并实验上证实了基于单个钙钛矿亚微米球的多参量光学编码，其可调带宽高达...

量子信息是目前世界上最前沿、最活跃的研究领域之一。随着光量子信息技术的发展，现有的量子光源制备方案在提高纠缠维度以及纠缠光子数方面面临着光学系统复杂、可集成度低、稳定性弱等问题，制约着光量子信息朝着大规模集成方向发展。最近，李林研究员与来自南京大学、香港理工大学以及中国科技大学的团队合作提出一种新型的“超构表面”人工薄膜材料的研究为量子光源及光量子信息技术的发展提供了一条全新的路径。在这项研究中，...

随着腔量子电动力学原理和微纳加工、光学操控等实验技术的发展，微纳光子学中光-物质相互作用研究方向与多体关联物理中量子合作行为研究方向正逐步走向相互交叉与融合。这样的交叉融合孕育出许多新奇的物理现象和新兴研究成果。半导体光学微腔中的集体行为作为此类交叉方向的一个新颖分支，兼具多参量多维度操控能力和多样灵活的样品制备集成工艺优势，已成为研究多体量子统计物理，以及在固态体系模拟玻色-爱因斯坦凝聚、超流体等...