多组份纠缠是构建量子网络的重要资源，它使得实现多用户量子信息协议成为可能。然而，当在复杂环境中分发时，多组份纠缠对复杂环境引起的噪声和损耗很敏感，因此在实际应用中不可避免地受到退相干的影响。因此，迫切需要解决复杂环境引起的多组份纠缠退相干问题。贝塞尔光束是亥姆霍兹方程的一类传播不变解，由于其独特的特性，受到了越来越多的关注。贝塞尔光束因其具有自修复的特性，即被障碍物遮挡后贝塞尔光束可以重建其强度和...

孤立的单个分子可以忽略周围环境的影响，不受任何阻力地自由转动。然而，当分子处于液体环境中时，溶剂分子紧密围绕在样品分子周围并能够减缓样品分子不同自由度的运动，即对样品分子运动产生阻力。有一种特殊的液体，在临界温度以下时，将由常规流体转变为超流体，能够完全无阻力地流经极细的管道或狭缝，表现出零阻尼的超流特性，这种液体就是液氦。过去的一个多世纪中，对超流的研究已经诞生了七位诺奖得主，直到今天，超流依然...

量子信息科学包括量子精密测量、量子通信以及量子计算三大领域，其旨在利用量子资源，实现高安全性、高保真度以及高容量信息处理方式。与量子隐形传态和量子密集编码协议一样，纠缠交换协议也是量子信息科学中最重要的协议之一。由于利用纠缠交换协议可以使得两个没有直接相互作用的粒子发生纠缠，其被认为是实现量子中继构建量子网络的核心单元。纠缠交换协议自1993年首次在理论上提出以来，受到了量子信息领域的持续关注，在分离...

极紫外阿秒光源以其超短的时间尺度为探究物质内原子核、电子的超快动力学行为提供了一把精密测量的标尺，其中，光电子波包出射时间延迟（相移）是研究电子超快行为的核心问题。随着阿秒精密测控技术，如阿秒钟、双光子干涉的阿秒拍频重构技术(RABBITT)及阿秒条纹相机的发展，目前国际上已经报道了原子、分子以及凝聚相体系内光致电离过程中的光电子延时信息，但是对于连续态电子波包单个分波振幅与延时的测量与调控依旧是一个巨大...

雾中高分辨成像技术对于大雾天气的交通安全发挥着至关重要。受限于浓雾严重的衰减和散射噪声，传统的可见光成像在浓雾中无法获得有效图像。毫米波浓雾穿透性好，是雾中成像的主要技术途径，但是毫米波成像分辨率低，无法满足应用需求。激光成像是一种主动成像技术，可以借助调制光源和探测器，抑制噪声干扰，是浓雾和水下极有潜力的高分辨成像新技术。激光成像通常采样窄时间窗口或者窄波束（小视场）扫描方法抑制高散射介质中背向...

光学显微镜作为一种重要工具，将人类的视野拓展到微观尺度，能够观测细胞内部结构和生化过程，极大地促进了生物、医学等领域的发展。然而由于光学衍射极限的限制，常规光学显微镜的空间分辨率只能达到200 nm，难以观测亚细胞器尺度的精细结构。为了打破光学衍射极限的障碍，研究人员已发展出多种超分辨显微技术。比如，受激辐射损耗显微技术（STED）将荧光分子的受激辐射损耗与扫描共焦显微镜相结合，通过抑制环形区域荧光发射同时...

二维半导体通常存在自由电子和缺陷或杂质束缚的局域电子。过渡金属硫族化合物（例如MoS₂）单层二维半导体由于受强自旋-轨道场的影响，其电子自旋不绕外加横向磁场做进动。而局域电子不受自旋轨道场的影响，自旋产生进动且进动频率与磁场强度成正比。两种电子通常具有不同的自旋弛豫过程和弛豫机制。在单层二维半导体的研究中，相较于自由电子，基于局域电子的自旋相干动力学的报道较少，其内在自旋弛豫过程和机制还未获得深入研究...

光放大器作为全球光波通信网络的核心组件，其小型化和集成化一直是人们梦寐以求的目标。近二十年来，随着集成光子学的快速发展，科学家们利用集成光波导不断构建低功耗和高稳定性的光放大器。但受限于基底材料和导波模式，集成光波导放大器相比于发展成熟的光纤放大器在输出性能上还有待提升。铌酸锂晶体具有诸如宽的光学透明窗口、高的非线性系数、高的折射率和大的电光效应等一系列优点，又得益于绝缘体上铌酸锂薄膜的产业化，使...

强度是纳米发光材料的一个重要指标，提高其发射强度可以提高检测灵敏度，成像分辨率，显示质量等，而它的偏振特性则扩展了一种除强度和波长之外的传输方式以及区分光信息的方法。在之前的报道中，金属等离激元纳米天线在实现纳米发光材料如稀土掺杂上转换纳米晶（NC）、量子点的发光增强与偏振调控方面展现出优异能力而备受关注。然而，在单颗粒尺度上实现纳米天线等离激元“热点”与纳米发光颗粒的精确耦合并对其发光强度与偏振态...

激子极化激元是由微腔光子和激子之间强耦合而形成的杂化准粒子，并且它继承了其组成粒子的性质。光子成分使得激子极化激元具有一个非常轻的有效质量（约为电子质量的10-5~10-4倍），这使得它能够在高温下产生玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）现象；激子成分使得它具有较强的非线性特性，具有广阔的光电子学应用潜力，如无反转极低阈值的激射、逻辑门、光开关等都已在早期实验被证明。对于激子极化激元室温超快动力学的深入研究，是发展激...

         随着信息技术的高速发展，信息传播速度与载体容量越来越无法满足人们的需求。与现今的电子器件相比，基于光的信息处理芯片可以极大地提高处理能力和速度，但其发展受到光控开关速度的限制。光开关是未来光芯片发展的核心器件之一，其运行速度和性能将影响芯片的整体性能指标。激子极化激元是由微腔光子和激子之间强耦合而形成的杂化准粒子，并且它继承了其组成粒子的性质，其半...

中红外波段位于分子指纹光谱区，涵盖了地球大气多个透射窗口，实现超灵敏中红外探测在天文、材料、医学、航天等领域都有重要应用。由于中红外光子能量较小，硅基探测器对其无法直接响应，通常需要采用带隙更小的碲镉汞、锑化铟等半导体材料。然而，所制备的红外探测与成像器件存在较为严重的暗电流与热噪声，一般需要低温制冷提升探测灵敏度。长期以来，实现单光子水平的中红外成像是红外测控领域极具挑战的前沿热点。近年来，频率...

Pancharatnam-Berry（PB）超表面由二维平面上取向周期性旋转的各向异性人工纳米原子组成，将能革命性地替代传统的大型光学器件。基于超表面可以实现光的波前控制，涡旋光束产生，全息成像和信息加密等功能。由于超表面上的纳米原子能实现非线性信号，如二次谐波，三次谐波和四波混频信号的响应增强。超表面的运用范围已经从线性响应拓展到非线性响应。        通过设计PB超表上的人工纳米原子...

2021 年诺贝尔物理学奖被授予“对我们理解复杂系统的开创性贡献”。实际上复杂系统还没有统一的定义，诺奖的网站上对什么是复杂系统的描述比较具有概括性：“物理学家已经对它们进行了几个世纪的研究，由于具有大量的组成部分，或者受偶然性支配，因此很难用数学来描述复杂系统。它们可能是混沌系统，诸如天气系统，初始值的小偏差会导致后期的巨大差异。”涡旋光束在自由空间中传输时受到大气湍流的影响而产生相位畸变，光强分布...

许多新兴应用需要具有精确定制的时间和光谱特性的超快激光器，而通过试错法反复试验来获得目标光场很难满足实际应用需求。最近，通过应用先进的算法工具和自适应反馈控制系统，寻找真正自我优化的超快激光器取得了很大的进展。例如，通过遗传算法可以实现飞秒孤子脉冲的自动化产生，不再需要人去手动调节激光器参数。然而，现有的机器学习算法毫无例外地只能用于参数不变的飞秒孤子激光器的控制，并不适合于诸如呼吸子之类的重要的...