華中大研究團隊在多量子物理領域取得重要進展

8月16日消息（余予）來自華中科技大學消息顯示，華中大物理學院量子光科學吳穎教授團隊在多量子物理領域取得重要進展。吳穎團隊結合宇稱對稱性理論，提出了宇稱對稱性保護的多光子關聯(lián)輻射，并首次建立了宇稱對稱性和多光子關聯(lián)輻射之間的聯(lián)系。

據(jù)了解，普通的光輻射過程是以單光子的形式發(fā)生，即最小的能量單元為一個光子的能量。而多光子關聯(lián)輻射的最小能量單位變?yōu)槎鄠€關聯(lián)光子行成的多光子捆。從基礎意義來看，多光子關聯(lián)輻射拓展了人們對光輻射過程的認識；在實際應用方面，多光子關聯(lián)態(tài)為高保真度量子信息傳遞以及突破標準量子極限的量子精密測量提供了重要資源。

因此，高純度的多光子關聯(lián)輻射的實現(xiàn)成為量子光學以及量子信息科學中的重要研究課題之一。

針對這一研究課題，吳穎團隊結合宇稱對稱性理論，提出了宇稱對稱性保護的多光子關聯(lián)輻射。其研究結果表明，激光驅動的量子比特翻轉和Rabi相互作用誘導的對稱性守恒躍遷只能導致具有偶數(shù)光子的腔內光子捆的實現(xiàn)。

在適當?shù)暮纳l件下，偶數(shù)個強關聯(lián)的光子取代普通輻射理論中單光子角色級聯(lián)輻射到腔外形成多光子關聯(lián)輻射；與此同時，奇數(shù)光子輻射過程幾乎完全被系統(tǒng)的對稱性抑制，這大大提高了關聯(lián)輻射的純度。在目前實驗可允許的條件下，該工作預言了純度接近100%的兩光子關聯(lián)輻射過程。

該成果的研究論文以“Parity-Symmetry-Protected Multiphoton Bundle Emission”為題于近日在中心物理學權威期刊《物理評論快報》上刊發(fā)。這一成果為多量子物理與對稱理論的交叉提供了新的思路，同時為對稱性保護的多光子激光和多光子源的實現(xiàn)提供理論指導。

華中大為論文唯一單位，論文作者包括18級博士生賓倩（第一作者），呂新友和吳穎教授，其中呂新友教授為論文通訊作者。

該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金等項目的資助。

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