超快光学成像能够记录纳秒甚至飞秒时间尺度的瞬态过程，在物理学、化学、生物医学、材料科学等诸多领域发挥着不可或缺的作用。同时，相位作为光场的一个重要分量，承载了许多强度成像无法揭示的独特信息，例如能够提供关于物体形态、折射率和厚度等细节，这些信息对于理解和分析物体的内部结构和性质至关重要。然而，传统的超快光学成像技术大多无法同时获取强度和相位信息，这严重限制了对超快动态过程的全面理解。针对这一领域内...

量子远程克隆是量子信息科学领域的一种关键的多用户量子通信协议，它通过量子隐形传态技术实现量子态在多个不同位置的克隆。在连续变量系统中，量子远程克隆的实现需要在发送方和接收方之间分配多组份纠缠。然后，发送方进行光电转换，并通过经典信道将信息同时传输到多个空间分离的接收器。为了成功地重构输入态，每个接收方都需要进行电光转换。然而，由于这些转换的引入，光学模式的带宽在很大程度上受到限制。为了解决这一问题...

高光谱成像是将成像技术与光谱技术相结合的多维信息获取手段，可在百个甚至更多谱段对目标进行非侵入式成像，生成包含空间和光谱信息的图谱数据立方。因此，高光谱图像具有“图谱合一”的重要特征，所含的丰富信息能够对样品的化学成分、含量与分布进行表征。特别地，中红外波段位于分子的指纹光谱区，包含许多官能团的吸收峰，实现该波段的高光谱成像能够对待测目标进行无标记精确识别。因此，中红外高光谱成像技术已被广泛应用于...

中红外光谱能够揭示多种分子的基础吸收带和复杂化合物独特的光谱特征，是研究物质结构的重要工具。中红外频率上转换通过非线性和频过程，将中红外光子与强泵浦耦合并利用硅基单光子探测器实现有效探测，其优势是消除了对中红外探测器的需求，从而实现高性能的中红外光信号直接探测。在超灵敏中红外频率上转换的相关应用中，需要在包括背景环境噪声和干扰电噪声的复杂环境中有效提取微弱信号。传统使用高功率泵浦激光结合高亮度中红...

1954年，Dicke预测当N个非相干激发的二能级系统被限制在体积V小于～λ³的区域内时，会出现集体辐射衰变。因此当二能级发射器通过共同的光场相互作用时，其行为与单个组成部分不同，产生短暂、强烈的光爆发，即超荧光。超荧光作为真空量子涨落的协同辐射效应，是研究激子系统多体相关机制和开发超快光学技术的理想平台。因此，不同材料和温度下的超荧光效应研究受到了广泛关注，特别是对其外部调控的探索。因为超荧光的建立本身条件...

超分辨显微成像技术因其超越光学衍射极限的空间分辨率，已广泛应用于细胞中精细结构和动态过程的观察，极大地推动了生物医学领域的发展。其中，结构光照明显微SIM因其高成像速度、低光毒性和广泛的荧光探针适用性得到广泛的关注。SIM需要9张不同结构光模式照明下的荧光图像重构出1张超分辨图像，因此SIM的成像速度受限于相机的帧率。尽管通过硬件系统和重构算法的改进，SIM已实现视频速率的超分辨成像，但仍无法观察更加高速的精细...

近年来，高精度光频标的频率不确定度和不稳定度都已经达到1´10-18，使频率测量提升到前所未有的精度，频率是目前所有物理量中测量精度最高的。高精度光频标的发展不仅促进了时间/频率单位“秒”的革新，也将为开展相对论检验、引力势测量、暗物质搜寻等基础前沿研究提供高精尖的仪器。基于高精度的光频标网络是开展上述研究与应用的主要方法与途径之一。但是，大部分光频标的波长都在1.13 mm以下，而光纤通讯波段则在1.26-1.63 mm...

中红外光谱已成为分析众多分子振转特征模式的重要手段，不断提高其探测灵敏度对于满足低照度应用场景具有积极意义，如痕迹检测、红外遥感和环境监测等。然而，现存中红外探测器在室温下噪声较大，严重限制了传统光谱仪的探测灵敏度。此外，免扫描中红外光谱仪通常需要焦平面阵列探测器，在价格昂贵的同时，光谱分辨率也受到像素规模的限制。因此，如何在宽光谱范围内实现高灵敏和高分辨的中红外光谱探测颇受关注。近年来，时间拉伸...

在基因组DNA序列中存在部分具有微小化学结构变化的核酸碱基，这些碱基在基因表达的表观遗传调控中起到至关重要的作用。然而，近年来的研究显示该类碱基会对DNA紫外光稳定性产生威胁。在由于紫外光诱发的皮肤癌中，有大约30%突变位点与该类碱基有关。然而，相关的反应机制尤其是反应初期的激发态动力学过程尚不明晰。陈缙泉团队前期研究主要聚焦于5-醛基胞嘧啶碱基分子。研究显示，该分子受到光激发后发生系间窜跃的速率可达到1011s...

光声显微成像是一项利用非电离光子和低散射超声进行成像的关键技术，在众多科学和工程领域具有重要的应用意义。这种技术通过光吸收引起的热生成来生成声波，从而揭示分子和细胞结构，具有普遍的光学吸收对比、深度穿透能力以及无标记成像的特点。然而，由于生物组织折射率的不均匀性，光波在传播过程中会发生畸变，导致光学像差的形成。这种像差不仅降低了焦点的强度，还会使焦点尺寸增大，从而影响图像的清晰度和分辨率。因此，在...

在171Yb 原子中，除了目前研究比较多的 6s21S0-6s6p 3P0的578 nm钟跃迁外，还存在着其它多个钟跃迁，比如 6s21S0-6s6p 3 P2的507 nm磁四极跃迁（M2）和 6s6p 3P0-4?135d6s2 (J=2)的1695 nm电四极跃迁（E2）等。其中507 nm的跃迁已有研究小组进行过相关测量，并获得了kHz 量级线宽的谱线；但对1695 nm内壳层电子跃迁，还没有相关的实验工作报道，如相应的跃迁频率、极化率大小和磁场敏感度等都还没有具体实验数据。在本项研究工作中...

碰撞相互作用是稠密气体或液体中化学反应的重要驱动力，它可以通过量子相干和量子退相干过程诱导反应实体之间的能量传递，在多体物理和溶液化学中起着关键作用。分子与环境之间的相互作用会引起分子体系的退相干过程，最终对化学反应产生不可逆影响。一般来说，分子与环境的碰撞耦合强度很大程度上取决于分子所处的环境。其中，分子与环境相互作用强度可以用分子的退相干时间来衡量。对于溶解在液体中的分子，由于周围溶剂的随机性...

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...

在量子信息协议中，操纵量子信息的过程不可避免地会引入错误。因此，量子纠错是必不可少的，它可以有效地纠正量子信息协议中的错误。擦除是一种典型的错误，这种错误是由传输信道中量子信息的擦除导致的。在连续变量领域，当一个传输信道的信息被完全擦除时，量子擦除纠错可以保护传输的量子态不受这种擦除的影响，确保可靠的量子态传输。然而，在连续变量方案中，传统的量子擦除纠错利用基于光电和电光转换的前馈技术，这在很大程...

激光技术的不断进步，使得研究人员可以定制强激光脉冲研究光诱导的分子超快动力学，其中作为核心的化学键断裂与相干控制在物理、化学甚至生物等领域都有着重要的研究意义。通常分子超快动力学可以通过求解含时薛定谔方程来描述。然而，即使对于最简单的中性氢气分子，全维度的量子从头计算模拟仍然具有挑战性。此外，即使可以与实验观测达成一致，由于典型的黑盒属性仍然难以揭示直观的物理图象。因此，需要一种计算成本低、物理图...