物理学院学术报告（第8期）

报告题目：强耦合原子阵列中的光学暗态

报告专家：张昊 研究员  中国工程物理研究院研究生院

报告时间：2025年3月27日（周四）15: 30

报告地点：理6栋302      邀请人：贺亮

报告内容：

我们在电磁学、光学和声学中都学过谐振腔，它主要用于放大信号。在量子信息科技领域，我们利用光学谐振腔来增强光子与原子之间的相互作用。在我们的实验中，这种相互作用能够被放大几万倍，从而实现对原子与光相互作用的精准调控，达到单光子和单原子的精度。在教科书中，我们了解到谐振腔内的场是驻波场，驻波具有波腹和波节。其中，波腹处的振幅最大，而波节处的场强为零。为了实现原子与光波的最强耦合，我们通常会想到将原子精准地放置在驻波的波腹处，因为那里场强最大。然而，在我们的实验中，我们实现了一种特殊的共振光场，光场为零的波节能够自动锁定在原子的位置。我们利用一个光学环形腔与原子阵列的强耦合系统，生成了一个光学暗态。在这个暗态中，原子阵列激发生成光学腔的驻波，并且使光场的节点与原子完全重合，从而将原子完全屏蔽在光场之外。这种暗态避免了原子散射导致的光子损失，从而实现了高效的光子转换。这一实验提供了一种基于原子阵列空间结构调控光子-光子相互作用的新方法，为全光量子信息处理和量子网络应用开辟了新的可能性。

专家简介：

张昊，中国工程物理研究院研究生院研究员，国家人才青年项目获得者。博士毕业于麻省理工学院。博士和博士后期间一直从事冷原子实验研究。自2021年至今，在中国工程物理研究院研究生院搭建完成原子阵列和光学谐振腔的强耦合实验室。通过单原子分辨率的成像和操控技术，在原子水平构造和制备量子多体系统，研究冷原子强关联物态和量子信息处理技术。