在通讯、雷达、全球定位系统等应用中，人们不断追求噪声更低、精度更高的电磁波，从而增大通讯容量、提高定位精度。在这些应用中，微波频率合成器发挥了重要作用，它能在所需要的频率处输出与微波钟性能相当的电磁波信号。近年来，光波波段的电磁波（频率比微波高四个数量级）的性能已超越了微波：低噪声光学振荡器的频率稳定度已达到10-17量级（1秒积分时间），光钟的精度已到10-18量级，比铯喷泉钟还好两个数量级。有了如此性能...

多像素光子计数器（MPPC）作为一种硅基雪崩光电二极管（Si APD）的继承与发展，由多个Si APD集成，既具备了Si APD的高效率、光谱响应范围宽的优势，同时又具备了出色的光子数分辨能力和更宽的动态范围。利用这两种优势，MPPC被广泛应用于量子态探测，量子随机数产生，遥感与测距以及生物医学等诸多领域。此前，武愕研究员团队已经成功利用量子探测器层析（QDT）技术对MPPC进行了标定，该技术完整的表征了MPPC，证明了MPPC属于量子...

超冷分子为物理常数的精密测量、冷化学冷碰撞以及量子模拟提供了重要的研究平台。但是分子的复杂内态使得激光冷却和囚禁后的分子无论从数目还是温度上都和超冷原子团有一定的差距。近年来，传统多普勒冷却后装载到 MOT 之后分子温度最低达到几个 μK，数目有 105〖10〗^5个，然而较少的数目大大限制了冷分子的应用。最近，印建平小组提出了一种新的冷却途径，超声分子束先经过Stark减速、静电阱的装载和磁阱的压缩，之后装载到蓝失...

超快电子衍射技术能够直接探测毫埃和飞秒时间尺度的原子结构和电子动力学，因为被广泛应用于物理，化学和生物等领域。物质结构子系统不同自由度之间显著的关联作用，如声子，电子，轨道和自旋等，决定了体系宏观的基本物性。解析这些最基本的关联作用需要飞秒到阿秒的时间分辨能力，因而更高的时间分辨一直是超快电子衍射技术的研究热点。提升超快电子衍射技术时间分辨主要是通过射频场或者THz场对电子脉冲进行主动压缩，从而产生...

分子三重态在光催化有机合成，光动力学疗法，太阳能转换，氧气传感和光子上转换等过程中都起到重要的作用。分子通过系间穿越（intersystem crossing, ISC）的方式产生三重态是最常见的情况，但是由于系间穿越过程涉及到电子自旋翻转，因此速率通常较低（~108 s-1）。在这个时间尺度上，内转换、荧光发射等激发态弛豫方式通常会和系间穿越相竞争进而影响分子三重态产生的效率。由于系间穿越过程满足角动量守恒定律，因此通过轨...

惯性导航系统是一种抗干扰能力强的自主式导航系统，在卫星导航系统使用受限的环境下能起到重要作用。作为惯性导航系统的核心部件之一，目前在用的陀螺仪无法兼得高精度与小型化，从而限制了惯性导航系统的发展。得益于微加工技术的发展，核磁共振陀螺仪可以兼顾高精度和小型化，相比其他陀螺仪具有更大的发展潜力，目前已成为惯性导航领域的研究热点之一。核磁共振陀螺仪需要对惰气原子宏观磁矩的进动信号进行检测，从而获得载体的...

作为第三代宽禁带半导体的代表材料之一， 六方氮化硼（h-BN）以其宽带隙、高温稳定性、优异的力学性能、低介电常数和化学惰性等优点，被认为是保护二维晶体材料本征特性的最佳材料。目前，晶圆级单晶h-BN单层的可控制备已经取得突破性进展，但单原子层厚度的h-BN还不足以满足很多实际应用的需求。大面积、高质量（或单晶）多层h-BN 的可控制备是实现其在二维晶体器件的规模化应用中需要克服的瓶颈问题。现阶段，可控制备晶圆级单晶...

环化荧光蛋白探针是近年来快速发展的一类基因编码生物探针。它具有良好的生物兼容性，并且更易感受外界环境的变化，在生物检测方面具有重要的应用，所以引起了越来越多科学家的重视，现已发展成为一类非常重要的荧光蛋白生物探针，众多文章发表在CNS的主刊和子刊上。环化荧光蛋白探针通常是通过对荧光蛋白进行改造而获得，通过基因技术将荧光蛋白多肽序列原先开放的C端和N端封闭，在其发色团附近打开，并与感应蛋白融合从而获得环...

   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...