激光冷却技术的发明与成功应用使得里德堡原子的研究进入了一个崭新的发展时代。超冷里德堡原子具有的若干优点（特别是原子之间的长程相互作用在十一个数量级范围内主动可调），使得其在精密光谱与精密测量、量子计算与量子信息处理等的研究提供了强有力的平台，也为量子非线性光学的研究开辟了新的方向。由于其丰富的物理内涵及潜在的应用前景，实现稳定的高维非线性光脉冲（也称为时...

近期，实验室荆杰泰教授团队在量子精密测量领域取得重要进展。荆杰泰教授团队在实验上利用干涉（Interference）效应，在连续变量量子体系中实现了两光束间以量子压缩(Quantum Squeezing)表征的量子关联的增强。该成果发表在国际物理学重要学术期刊Physical Review Letters 123, 113602 (2019)。量子压缩是一种非常重要的非经典效应，它与量子物理中的“不确定性原理”密切相关，因此对于量子物理的基础研究具有重要的科学价值。同...

近期，实验室荆杰泰教授团队在量子信息领域取得重要进展。该团队利用光学轨道角动量自由度，在实验上实现了一种光学轨道角动量复用的连续变量量子纠缠体系，该成果发表在国际物理学重要学术期刊Physical Review Letters 123, 070506 (2019)上。近年来，量子信息领域发展迅速，其中量子纠缠是非常重要的量子资源，提高量子通讯体系中的纠缠容量，从而提高量子通讯的信道容量对于实现大尺度量子信息网络至关重要。一方面，复用（Mult...

     AGB星是演化到晚期的恒星。它们以星风的形式不断向其星周抛射气体分子和尘埃，形成一个致密而温暖的星周包层，是宇宙中著名的“分子工厂”，尤其是距离地球最近的富碳AGB星IRC+10216。迄今为止，太空中已发现约200种星际分子，其中一半以上都可以在IRC+10216这一颗AGB星的星周探测到。近年来，AGB星周分子的相关研究引起了越来越多的科学关注。近日，实验室杨涛研究员与美国加州大学伯克利分校、美国夏威夷大...

激光诱导分子取向在许多领域有着非常重要的应用，例如X射线自由电子激光衍射成像。固体具有规则的晶格结构，因此可以直接利用X射线衍射实现结构成像，但是气体分子由于无规则的热运动，平均效应会导致衍射图像的模糊，因此需要先将气体分子空间三维取向才能进行成像。同时，气体分子空间取向在产生高次谐波、分子轨道全息、光化学反应操控等方面也有着非常重要的应用。对于简单的线性分子，利用一束线偏振的飞秒激光脉冲可以使得分...

 超快强激光作用下，原子或分子内的束缚电子将从光场中吸收光子能量发生电离。根据激光强度的不同，电子的超快电离可以理解为多光子电离或量子隧穿机制。近年来，研究人员发现在强激光场作用下电子有一定的概率不被电离而被囚禁在里德堡态，形成稳定的中性里德堡原子分子。经过不断的科学探索，研究人员提出强激光诱导里德堡态激发的物理机制与原子分子电离机制类似，可以用多光子共振激发或受挫量子隧穿图像来解释。多光子共...

光学干涉仪是计量学的基础，它为精确相位测量做出了巨大贡献。 然而，随着光学干涉仪的发展，人们认识到传统干涉仪的相位灵敏度有其自身的经典极限，称为标准量子极限，由数值1 /来刻画，其中是干涉仪内部的光子数。量子计量学研究量子力学如何影响测量系统并使其超越标准量子极限成为可能，这对现代度量学带来了巨大的促进作用。近期实验室荆杰泰教授研究小组使用原子蒸汽中四波混频过程作为非线性SU（1，1）干涉仪，通过直接强度...

冷分子在精密物理常数测量、高分辨光谱、冷碰撞、冷化学等领域具有重要的应用价值。过去几十年，科研工作者对冷分子的研究兴趣一直非常浓厚，在理论和实验上开展了大量的研究，相继提出并发展了一系列制备和操控冷分子的方法和技术方案。由于分子能级结构和属性的复杂性，每一种方法均有其适用范围的局限性，因此探索冷分子制备和操控新原理和新方案的努力从未停止。最近，实验室的冷分子小组提出了一种超声分子束光电复合场减速及...

近几年来，人们对YAG晶体中Ce3+离子的电子自旋研究产生了很大的兴趣。光学泵浦可以初始化Ce3+离子4f态与5d态的电子自旋。时间分辨的法拉第旋转光谱表明5d态的电子g因子是近各向同性的。很多研究表明电子自旋与27Al核自旋之间的超精细相互作用是4f态与5d态电子自旋弛豫的主要机制。然而，对于4f与5d不同壳层的电子而言，电子自旋与核自旋之间的超精细相互作用的性质是否相同还不明确，在超精细耦合强度以及局域超精细场分布宽度等问...

单束飞秒激光在材料表面制备周期条纹在材料表面改性方面具有广泛的应用，如宽谱强吸收，发光增强，表面着色和浸润性调控等。半个世纪以来，单束激光在材料表面诱导周期条纹结构的机制一直是令人困惑的问题。人们提出了几个模型，如表面散射波模型，自组织模型与表面等离激元（SPP）模型等解释周期条纹的形成机制。SPP模型很好地解释了飞秒激光脉冲在半导体表面诱导周期条纹的机制，但无法解释SPP非常强的金、银表面形成条纹的周期...

量子技术未来最重要的应用之一就是精密时钟。目前，最精确的被广泛应用的时钟是放置在世界各地的原子钟，每天出现的误差在纳秒级别。如果没有这样的时钟，我们每天使用的GPS系统就无法工作。正在开发的下一代时钟旨在将时钟精度再提高10000倍。当这种时钟最终取代现有时钟时，一个重要的问题出现了:如何同步这种精确的时钟？目前，时钟同步是通过在各个时钟之间发送信号，并根据信号的到达商定一个共同时间来执行的。但是这种方法...

近日，Advanced Science News 专题报道了华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室张诗按研究团队在《AdvancedQuantum Technology》期刊发表的新混合型量子—经典加密的研究成果：Compressed 3D image information and communication security。无论对于个人、企业或者国家安全而言，信息与通讯安全对于信息传递都是至关重要的，这使得信息与通讯安全技术成为21世纪最基本的研究方向。随着信息与通讯安全要求的不断提高，混合...

在原子尺寸的空间尺度实现物质超快结构动力学的直接观测一直以来都是固体物理、化学反应及生物成像等领域的巨大挑战，而超快电子衍射技术由于同时具备短至百飞秒（10-15 s）和高达亚纳米（10-9 m）的时空分辨率，成为实时探测非平衡态物质中超快原子运动的有力工具。然而，由于超短电子脉冲中电子之间存在库仑斥力引起的相互作用，导致传统的基于泵浦探测原理的超快电子衍射实验装置仍然存在诸多问题，如泵浦光与探测电子束之间由...

近期，魏启及其合作者在强场物理研究方面取得重要进展，相关成果以“Pendular alignment and strong chemical binding are induced in helium dimer molecules by intense laser fields”为题在线发表于国际著名期刊《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）该工作由本实验室魏启，美国普渡大学的Sabre Kais教授，日本京都大学的Tomokazu Yasuike教授和...

尽管飞秒激光器已经商用化了，在很多光学系统中获得了广泛的应用。但是一个基本的科学问题一直悬而未决，即打开激光器的瞬间飞秒脉冲是如何一步步从噪声中建立起来的。这个问题的答案有助于理解飞秒激光器的动力学行为，甚至可以优化飞秒激光器的设计。2016年德国科研人员在Nature Photonics上发表文章，报道了钛宝石激光器启动瞬间激光器内光场的快速演化过程。实验成功的关键在于他们设计了一套超快光谱测量系统，比传统的光谱测...