8月13日量子物理應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)學(xué)學(xué)權(quán)威刊物《物理評論快報》（）在線刊發(fā)了化學(xué)大學(xué)量子光科學(xué)中心吳穎院士團(tuán)隊題為《--》的研究論文。我校為論文惟一單位，論文作者包括18級博士生賓倩（第一作者），呂新友和吳穎院士，其中呂新友院長為論文通信作者。
普通的光幅射過程是以單光子的方式發(fā)生，即最小的能量單元為一個光子的能量。與此不同，多光子關(guān)聯(lián)幅射的最小能量單位變?yōu)槎鄠€關(guān)聯(lián)光子行成的多光子捆。從基礎(chǔ)意義來看，多光子關(guān)聯(lián)幅射拓展了人們對光幅射過程的認(rèn)識。在實際應(yīng)用方面，多光子關(guān)聯(lián)態(tài)為高保真度量子信息傳遞以及突破標(biāo)準(zhǔn)量子極限的量子精密檢測提供了重要資源。為此，高含量的多光子關(guān)聯(lián)幅射的實現(xiàn)成為量子光學(xué)以及量子信息科學(xué)中的重要研究課題之一。
圖1.(a,b)具有宇稱對稱性的理論模型及迸發(fā)譜;(c)對稱性保護(hù)的奇偶宇稱鏈
吳穎團(tuán)隊結(jié)合宇稱對稱性理論，提出了宇稱對稱性保護(hù)的多光子關(guān)聯(lián)幅射。她們的研究結(jié)果表明量子物理應(yīng)用領(lǐng)域，激光驅(qū)動的量子比特翻轉(zhuǎn)和Rabi互相作用誘導(dǎo)的對稱性守恒躍遷只能造成具有奇數(shù)光子的腔內(nèi)光子捆的實現(xiàn)。在適當(dāng)?shù)暮纳l件下，奇數(shù)個強(qiáng)關(guān)聯(lián)的光子替代普通幅射理論上單光子角色級聯(lián)幅射到腔外觀成多光子關(guān)聯(lián)幅射。與此同時，偶數(shù)光子幅射過程幾乎完全被系統(tǒng)的對稱性抑制，這大大提升了關(guān)聯(lián)幅射的含量。在目前實驗可容許的條件下，該工作預(yù)言了含量接近100%的兩光子關(guān)聯(lián)幅射過程。該工作首次構(gòu)建了宇稱對稱性和多光子關(guān)聯(lián)幅射之間的聯(lián)系，它為多量子化學(xué)與對稱理論的交叉提供了新的思路，同時為對稱性保護(hù)的多光子激光和多光子源的實現(xiàn)提供理論指導(dǎo)。
圖2.宇稱對稱性提高的雙光子關(guān)聯(lián)幅射
近些年來，吳穎院士領(lǐng)導(dǎo)的量子光學(xué)團(tuán)隊系統(tǒng)地研究了多量子相干理論，該項工作與她們2020年發(fā)表在《物理評論快報》上的基于斯托克斯過程多聲子關(guān)聯(lián)幅射的工作[Phys.Rev.Lett.124,(2020)]共同屬于相關(guān)的系列性成果。
該工作得到了國家重點研制計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的捐助。