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...

光子是电磁场的量子化形式，光子不仅携带着电磁场的能量，还携带着动量。当光子与物质作用并被吸收时，其能量以及动量均被吸收。被吸收的能量可以转化为诸如物质的热能，而被吸收的动量显示为光压作用在物质上。近年来，随着激光技术的发展，激光与物质的作用成为了学界的热门研究领域。在与原子的作用中，强激光脉冲的电场可以将原子核的库伦势压低，形成一个势垒，从而束缚态电子可以从中隧穿电离出来。最近，隧穿电离过程中光子...

光学成像作为可以记录空间、时间和光谱信息细节，在人类探索和发现未知世界奥秘扮演至关重要角色。同时获取高空间、时间和光谱分辨率的光学成像系统是目前光学成像研究领域的发展趋势，这在基础研究和应用科学领域都有非常重要的应用前景，包括生物医学成像、遥感成像、核爆炸探测等等。然而，在现有光学成像中，超快光学成像技术只能获得空间-时间信息，高光谱成像技术只能获得空间-光谱信息，而时间分辨光谱技术只能获得光谱-时...

空气激光的概念最早期提出于2003年，将超强激光发射到空气中去，其背向会形成受激辐射。2011年，前向不同波长的空气激光信号被发现，自此空气激光领域受到广泛关注。此前，对于原子、分子模式下的空气激光已经得到较为透彻的认识和理解，但对于离子下的空气激光还未得到清晰的解释。众所周知，空气中含量最多的是氮气，氮气离子产生的激光也是空气激光中最具代表性的一种。尽管前期许多研究者们对其产生的机理进行了深入的研究和验...

探测和控制电子动力学是现代超快科学领域的前沿课题之一。长程电子相干和能量转移在普遍存在于生物系统中，也影响着光化学和生物反应进程。然而，制备和探测宽激发态电子相干动力学非常具有挑战，通常需要昂贵且复杂的自由电子激光X射线光源或高次谐波光源。因此，开发更便捷的全光学手段具有非常重要的意义。通过飞秒光脉冲隧穿电离产生中性里德堡态[Phys. Rev. Lett. 101, 233001 (2008)]和相干离子态很早就用于实验[Nature 466,...

在量子信息科学中，量子隐形传态是最重要和极具吸引力的协议之一，利用该协议可以实现对未知量子态无实体地高保真异地传输。量子隐形传态的概念自1993年被提出以来，受到了全球众多科学家的广泛关注，并在实验和理论方面都取得极大的进展。尤其是近年来我国科学家在远距离星地以及光纤通道量子隐形传态方面更是取得了一系列突破性进展。在量子隐形传态的研究中，信息传输能力是衡量量子隐形传态性能的一个重要指标。在经典的光通信...