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理科

恒元物理學(xué)講座(第090期):無磁場單光子隔離

發(fā)布時間:2017-06-17 瀏覽:

講座題目:恒元物理學(xué)講座(第090期):無磁場單光子隔離

講座人:夏可宇 教授

講座時間:16:30

講座日期:2017-6-16

地點:長安校區(qū) 物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院六層學(xué)術(shù)報告廳(致知樓3623-3624)

主辦單位:物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院

講座內(nèi)容:集成光非互易傳輸比如光子隔離在集成光學(xué)和量子光學(xué)中有重要應(yīng)用,但也一直是一個挑戰(zhàn)性難題。傳統(tǒng)光非互易器件是通過塊體磁光材料外加磁場來實現(xiàn),或者利用光學(xué)非線性材料或?qū)Σ牧鲜┘訒r變調(diào)控。這些傳統(tǒng)方法可以用于隔離經(jīng)典光。由于單光子電磁場太弱,這些方法往往失效。光——物質(zhì)量子相互作用為調(diào)控光子傳播提供了有力手段。我們基于手性腔和波導(dǎo)量子電動力學(xué)原理提出了兩個單光子隔離器方案和一個單光子回旋器方案[1]。我們利用一個V型原子與手性光學(xué)腔和光波導(dǎo)耦合。手性腔和波導(dǎo)中,光子偏振(即自旋)與光子傳播方向有關(guān)。利用偏振選擇特性,原子與相向傳播的光子有不同耦合,構(gòu)成手性量子光學(xué)系統(tǒng),打破時間反演對稱,實現(xiàn)光子非互易傳輸。在沒有外加磁場作用下可以隔離單光子反射。將原子制備在不同初始量子態(tài),我們還可以反轉(zhuǎn)器件光非互易行為。如果原子制備在量子糾纏態(tài),這種光非互易特性也會糾纏。我們的單光子隔離器和回旋器方案已經(jīng)被著名維也納量子科技中心Arno Raushenbeutel教授小組實驗演示[2,3]。他們的工作多次被媒體報道。我們的單光子回旋器也被認(rèn)為是兩個僅有的方案之一[4]。

[1] Keyu Xia et al., “Reversible nonmagneticsingle-photon isolation using unbalanced quantum coupling”, Phys. Rev. A 90, 043802(2014).

[2] C. Sayrin et al., “Nanophotonic Optical IsolatorControlled by the Internal State of Cold Atoms”, Phys. Rev. X 5, 041036 (2015).

[3] Michael Scheucher et al, “Quantum optical circulatorcontrolled by a single chirally coupled atom”, Science 354, 1577 (2016).

[4] Peter Lodahl et al., “Chiral quantum optics” Nature(London), 541, 473 (2017).

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