在高度耗散耦合微腔體系中實現單個原子-光子相幹相互作用

“飛秒光物理和介觀光學”創新研究群體成員肖雲峰研究員與龔旗煌院士等人在微腔量子電動力學研究方面取得突破，研究成果于2014年5月30日發表在《物理評論快報》上【Yong-Chun Liu et al., Coherent Polariton Dynamics in Coupled Highly Dissipative Cavities, Phys. Rev. Lett. 112, 213602 (2014)】。論文第一作者為beat365官方网站博士研究生劉永椿，合作者包括beat3652009級本科生李昊坤（現在美國加州大學伯克利分校攻讀博士學位），美國哥倫比亞大學Chee Wei Wong教授等人。

長期以來，在單量子水平下實現光與物質強耦合相互作用是量子調控的重要目标之一。典型的實驗體系是腔量子電動力學系統，強耦合要求偶極子與腔模光場的耦合強度大于系統各種耗散。為了實現強耦合，人們主要關注提高光學微腔的品質因子和減小模式體積。但由于衍射極限及制備工藝的限制，很難在單個微腔中同時實現超高品質因子和極小模式體積。群體研究人員及合作者提出在耦合腔體系中通過暗态相互作用實現強耦合，可以克服在單個微腔中對超高品質因子和極小模式體積的要求。研究表明：當單個偶極子置于一個高度耗散微腔（具有較小模式體積，但無需超高品質因子），在另一個輔助微腔（具有超高品質因子，但無需極小模式體積）協同作用下，可以實現體系的強耦合相互作用。這為量子操控提供了克服耗散和退相幹的重要手段，為單量子水平光與物質相幹相互作用的研究提供了新的研究平台。

上述系列工作得到了科技部973計劃、國家自然科學基金委、人工微結構和介觀物理國家重點實驗室及量子物質科學協同創新中心的支持。