原子、分子与光物理

时间：2016-05-23 00:12:27作者：高宏来源：

原子、分子和光学物理是研究如何利用激光和其它技术对原子和分子进行精确操控以研究其量子行为的一门科学。它一直是物理学非常活跃和前沿的研究领域，它不仅是对许多科学基本定律进行验证的实验平台，也是许多科学技术发展的催生力量。比如近年来实现的光学纠缠态对EPR理论的验证和量子力学完备性的阐释；以及出现于二十世纪七、八十年代激光冷却技术等。目前原子、分子和光学物理这一领域的研究集中于研究原子、离子冷却和囚禁；低温原子、分子碰撞动力学；简并波色子和费密子；量子操控；物理常数精确测定；原子钟；模拟凝聚态物质中的一些奇异现象等。激光冷却技术是这些研究的中心课题，这项技术促使了波色-爱因斯坦凝聚体在1995年的诞生。近年来Nobel物理奖已经先后在1997年、2001年和2012年三次奖励在这一领域做出杰出贡献的科学家们。开展原子、分子的激光冷却这一领域的研究，不仅可以拓宽物理系目前的研究方向，也可以利用以冷原子为介质，广泛开展非线性光学、信息光学、量子光学以及原子和分子物理学的研究。

我们的研究将围绕下面的主题展开。建立基于冷原子和量子光学相结合的量子信息研究平台，开展冷原子物理及量子信息存储和处理中若干重大关键科学与技术问题的研究，进而实现基于冷原子的光量子信息处理和量子操控；以光子轨道角动量为基础，研究基于光子轨道角动量高维量子体系和多体纠缠的性质，实现高维体系的量子通信与量子计算；结合冷原子系统，研究量子中继器和量子纠缠态的存储和传递。

西安交大陕西省量子信息与光电量子器件重点实验室主要依托西安交大量子光学研究组（http://qoqi.xjtu.edu.cn/）的发展而成的，该实验室是西安交通大学理学院“985”四期和十三五重点发展方向，实验室的建设目标是建设国内一流的实验室和研究团队，为物理学科的提升提供有力支持，为本科生提供一流的科研训练和创新人才培养基地。目前已建成以冷原子产生实验、线性光学量子计算实验，量子关联实验和原子相干实验为主干的研究体系。已在国际著名学术期刊Phys Rev A (IF2.86)、Opt. Lett. (IF3.31)、Opt. Express (IF3.75) 等发表多篇文章。实验室的大型实验设备包括：超冷原子产生系统，由5台Toptica DL-100半导体激光器、真空系统、光学系统和相应的光电控制系统等组成；线性光学量子计算系统，由一台Quasi-CW UV 激光器，多台He-Ne激光器、滨松X10489-07空间光调制器、EMCCD、相位全息干涉板、窄带滤光片及其相应的光学和探测元件组成；量子关联探测和成像系统，由1台He-Ne激光器、赝热光产生装置、符合测量系统、CCD、光学和光电控制系统组成；热原子相干实验系统，由一台半导体激光器、铷原子系统、光学系统和相应的光电控制和探测系统组成。同时为自动、快速实现数据的采集和处理，以上实验系统都实现了用Labview程序进行时序控制的输入和输出界面。