2月3日,物理学权威期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)在线刊发了我院量子光科学中心吴颖教授团队题为《N-Phonon Bundle Emission via the Stokes Process》的研究论文。物理学院2018级博士生宾倩为论文第一作者,吕新友教授、吴颖教授为论文共同通讯作者,英国胡弗汉顿大学的Fabrice P. Laussy教授以及日本理化学研究所的Franco Nori教授参与了该工作。
量子态操控是量子物理和量子信息科学的关键问题之一。多光子/声子量子态为高保真度量子信息传递以及突破标准量子极限的量子精密测量提供了必要资源。与光子相比,声子(机械波量子)在量子通信、高精度纳米成像技术及相关微纳量子器件研发等方面有着先天的优势。近年来,随着量子声学的发展,高纯度的多声子过程的研究成为重要的研究课题。
吴颖团队提出了一种基于电-声相互作用实现高纯度多声子捆绑发射的理论方法。他们提出光学驱动的斯托克斯过程可以导致共振点附近腔内强关联声子的实现。在适当的耗散条件下,强关联声子束有效取代普通辐射理论中的单光子角色级联发射到腔外形成多声子捆绑发射。此多声子过程是光学可控的,并且对于系统参数具有强的鲁棒性。在目前实验可允许的条件下,该项工作预言了纯度近99%的双声子捆绑发射和97%的三声子捆绑发射过程。
通过拓宽Roy J. Glauber的相干性理论,该工作有效推动量子声子学的发展,为非线性斯托克斯过程的应用提供了新途径。同时,也为光学预兆的多声子激光和多声子源的实现提供理论指导,在芯片上的量子通信、混合量子网络和量子精密测量等方面有着潜在的应用前景。
该工作得到了国家自然科学基金委项目和科技部重点研发计划的支持。论文链接:https://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.124.053601。