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...

相干拉曼光谱技术（Coherent Raman Spectroscopy，CRS）是一种基于共振非线性四波混频过程的测量技术，其利用分子拉曼跃迁辐射光谱获取分子能级信息，可以实现分子指纹识别功能。该技术被广泛应用于生物医学成像、病变细胞/组织诊断、材料结构分析、化学成分解析等诸多领域。然而，目前的CRS技术主要基于传统的色散光谱或是迈克尔逊傅里叶光谱测量方法，存在测量耗时、光谱分辨率低、可测量分子指纹光谱范围窄等限制因素。双光梳光...

  在电磁感应透明(Electromagnetically Induced Transparency，简称 EIT) 体系中，通过关闭与开启控制光场可实现光与原子内态之间的信息转换，从而可用来实现光与量子信号信息存储与读取。EIT体系中的暗态极化激元的稳定性及其可控性是实现存储与读取的关键。但是，目前基于EIT体系的光信号传播和相干操控大多基于超冷或自由空间的原子气体，其实验实现较为复杂，不易集成，同时还存在原子气体的扩散等问题。鉴于此，不少研究...

稀土掺杂纳米晶材料的偏振上转换发光在多维度信息传输、偏振3D显示技术和高分辨率成像等方面具有重要的应用价值。目前偏振上转换发光主要在几百纳米或者微米尺度的稀土掺杂晶体里通过基质晶体严格的各向异性晶体场来实现。但是当晶体尺寸降低到目前广泛研究和应用的几十纳米尺度时，由于纳米材料的量子尺寸效应其基质晶体的各向异性晶体场发生严重畸变，因而无法实现偏振发光特性。利用贵金属纳米材料的表面等离子体共振效应来调控...

超窄线宽稳频激光具有频谱分辨率高、频率稳定度高、频率噪声低的特点，它是原子光钟、高分辨光谱、引力波探测、低噪声微波源和光学频率合成器等研究的关键器件。窄线宽稳频激光的性能决定了光谱的分辨率、精密测量的灵敏度以及频率合成的噪声水平，因此国际上许多研究小组不断提高稳频激光的性能。实验室于2005年开始研制窄线宽稳频激光系统，于2008年初步建立了两套1064nm窄线宽稳频激光系统，当时激光的线宽达到2Hz，为国内首台...

金属纳米颗粒与邻近荧光分子之间存在两种相互作用：一种是源于金属与分子间非辐射能量转移以及电荷传输导致的荧光淬灭；另一种是源于金属纳米颗粒表面等离激元共振引起的荧光增强。这两种相互竞争机制的存在，导致金属纳米颗粒对局域场中分子荧光的影响相对复杂；但另一方面，通过调节金属纳米颗粒的材料、尺寸、形状以及与分子的间距，能够影响两种作用的相对强弱，进而调制荧光分子的发光特性。尤其是当金属纳米颗粒和荧光分子的...

紫外激光在水中的成丝与近红外激光在水中的成丝有很大的不同。由于其钳制功率的降低，紫外光丝产生的超连续谱较红外光丝要窄很多。飞秒激光由于其超短的作用时间，原则上是不利于受激拉曼散射的产生的，这是因为在超短的脉冲作用时间内，群速度色散会导致拉曼光与泵浦光之间的走离，即群速度失配。实验中我们以钛宝石飞秒激光的倍频光，即中心波长在400nm，脉宽130fs，最高能量为4mJ的激光在水中拉丝，在前向直接观察到了很强的受...

长期以来，对发动机的研究一直是人类现代工业的研究重心之一，但是经典发动机的运行面临着熟悉的绝热定理：提高设备的效率需要较长的运行时间，降低了输出功率；而较短的循环时间却会增加摩擦和损耗，从而降低了效率。这使得任何现实设备都将面临这种权衡，从而几乎很难达到理论热机极限。近期实验室超冷量子气体课题组以强相互作用的费米原子气体为工作介质，实现了量子热机无摩擦超绝热压缩和膨胀冲程，研究了等价的超绝热平均功...

1970年苏联物理学家V.Efimov提出了量子三体物理中著名的Efimov效应，认为三个全同的玻色原子在s波相互作用下可以通过两两相互作用结合形成一系列离散的三体束缚态，而且其束缚态的能量本征值成指数依靠关系，这一理论预测在相隔三十余年后被实验所证实。最近几年人们发现费米气体中存在着超级Efimov效应，二维空间中的费米原子气体在p波作用下也可以形成一系列离散的三体束缚态，但是其束缚态的能量本征值符合特定的双指数周期标度...

对超快动态场景成像一直是科学家长期追求的目标。压缩超高速成像（CUP）是目前最快的接受式照相机，提供一种重要技术手段来测量瞬态事件。这项技术是基于随机代码和压缩感知原理来对超快动态场景进行编码和解码。但是，随机代码的选取会极大地影响图像重构质量，严重限制该项技术的实际应用，因此寻找一种方法来优化代码显得尤其重要。最近，张诗按研究团队自主研发一套CUP实验系统（如图1所示），并发展了一种新技术方法可以获取...

孤子是一种在色散介质中传输时不会展宽的波包。孤子在自然界中普遍存在，很多系统中可以产生孤子，例如水波，声波，DNA，光学等。孤子在很多方面和粒子有相似之处，例如孤子之间可以产生吸引，排斥，湮灭等相互作用。两个或者多个孤子可以束缚在一起形成孤子分子，拥有很多和物质分子一样的属性，例如振动，合成，解离等。化学键将原子束缚在一起形成分子，孤子的尾翼将多个孤子锁定在一起形成孤子分子。尽管孤子分子的动力学特性...