基於光學腔的物質波非經典態的構造與測量

《基於光學腔的物質波非經典態的構造與測量》是依託華東師範大學，由張可燁擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於光學腔的物質波非經典態的構造與測量
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張可燁
• 依託單位：華東師範大學

項目摘要

如何高效地製備與探測原子物質波的壓縮態、糾纏態與薛丁格貓態等非經典態是物質波光學套用於高精密度測量、量子信息科學等前沿領域時面對的主要困難之一。目前，製備原子物質波的非經典態主要依靠超冷原子相干碰撞引起的微弱非線性效應，效率不高；而在測量方面，常用手段大多是基於超冷原子波動性的破壞性成像測量，對量子性質的捕捉也不完備。與之相對，通過光學腔調控光與原子相互作用可以誘導出極強的非線性效應。同時，原子物質波的非經典特徵也會反映在腔光場的量子統計性質中。因此，本項目將首先在理論上研究通過光學腔實現物質波非經典態的高效製備與非破壞性測量的方案，然後進一步探索該方案在精密測量與量子網路方面的潛在套用。

結題摘要

由光腔輔助的光與物質波耦合系統是量子態操控與量子測量等研究領域的一個十分重要的平台。這是因為光頻域的量子測量技術已發展得比較成熟而光腔又保證了光與物質波之間足夠的相互作用強度。但由於量子測量反作用，以及相互作用導致的量子關聯等效應，使得精確控制該耦合系統的量子態不是一件容易的事情。本項目主要研究的就是在這樣一個平台上光與物質波之間量子態的轉換、奇異量子態的製備、以及精確測量量子態的理論方案。迄今為止，我們不但設計出了適用於該耦合系統的能夠規避量子測量反作用的精密測量方案，還以對該系統量子態精確操控為基礎，提出了腔光力學量子熱機和腔光力學微博感測器兩種套用方案，超出了最初設計項目時的預期。本項目的研究成果大多以項目主持人為第一作者，所在國內大學為第一單位，發表在國際一流物理研究刊物上。其中包括《Physical Review Letters》2篇，分別提出了利用腔光機械系統構建量子微波-光波感測器和量子引擎的理論方案；《Physical Review A》3篇，闡述了利用腔光力學系統實現無反作用的量子測量原理以及光機械量子熱機的工作原理；此外項目主持人還與合作者一起受邀在國內期刊《中國科學：信息科學》、《物理學報》和國外研究專著《Annual Review of Cold Atoms and Molecules》上撰文綜述腔光機械系統在量子測量中的套用以及突破量子測量極限的研究進展等。