理学院陈玺的量子绝热捷径技术获2016年中国光学重要成果奖

2017年3月14日,据第十二届全国激光技术与光电子学学术会议暨2016中国光学重要成果发布会获悉,新葡的京集团3522vip陈玺教授与南京大学朱诗亮教授、华南师范大学颜辉教授合作发表在Nature Communications上发表的论文《Experimentalrealization of stimulated Raman shortcutto adiabatic passage with cold atoms》获得了2016年中国光学重要成果奖。祝世宁院士、姜会林院士等向论文共同通讯作者陈玺教授和颜辉教授颁发了奖杯和证书。

“中国光学重要成果”推选活动由中国激光杂志社发起,旨在介绍国内科研人员在知名学术期刊上发表的与光学相关的具有重要学术、应用价值的论文,促进光学成果的传播。

本次入选2016年光学重要成果奖的是关于量子态转移的“高速通道”。在两个量子态之间实现布居数的高效率转移是量子调控的基本目标之一。而受激拉曼绝热通道正是实现这一目标的便利途径。受激拉曼绝热转移过程不但可避免自发辐射的影响,而且对控制参数的噪声具有极强的鲁棒性。因此,自1990年提出伊始,受激拉曼绝热通道便作为一项标准技术成功应用于物理、化学等诸多领域。在物理方面的代表性应用包括:频率转换、原子光学、腔量子电动力学、超冷分子制备、精密测量、量子计算等。受激拉曼绝热通道具有高保真度、强鲁棒性的根本原因在于绝热演化:在满足绝热条件的情况下,量子态沿本征态缓慢演化,从而有效避免在激发态的占据;同时转移效率由最后参数确定,与中间过程无关,从而对演化路径参数变化具有鲁棒性。绝热演化的美中不足在于绝热条件要求操作速度必须缓慢,这一限制成为其应用过程中的掣肘因素。

陈玺教授是学校自己培养的本科、硕士、博士,并留校工作至今。他长期从事量子物理和光学研究,先后入选上海市东方学者、曙光、浦江、青年科技启明星和晨光人才计划。陈玺教授及其合作者在国际上世界顶级物理学期刊Physical Review Letters上发表论文,首次提出了量子绝热捷径技术,并用于原子冷却、布局数转移、离子传输等。在此理论工作的基础上,本次新葡的京集团3522vip陈玺教授及博士生李亦超与华南师范大学颜辉教授课题组、南京大学研究组合作提出了通过调制斯托克斯光和泵浦光波形的方法来抑制非绝热跃迁,从而实现对受激拉曼绝热通道的加速。经过通力合作,在华南师范大学冷原子实验平台成功实验实现了该理论方案。实验结果表明,在相同资源和保持鲁棒性前提下,这一方案可将受激拉曼绝热操控速度增快6倍,即操作时间约为特征时间的2倍,逼近了量子速度极限。该项研究发展了一种新型的受激拉曼超绝热通道技术,为实现任意量子态的高效、快速的操控奠定了基础。基于受激拉曼绝热通道技术已经在物理、化学等诸多领域体现出重大价值,新发展的受激拉曼超绝热通道技术也期望有广阔应用前景。

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