强耦合腔量子电动力学及单原子的精密测量

该方向主要目研究在受限空间中单个原子量子场的相互作用，其中原子与光场强耦合。本实验室目前主要利用远离共振的光场对中性原子产生的偶极力进行单原子控制的实验研究，在此基础上利用低损耗微腔实现光场与原子的作用，并研究特定条件下原子的辐射特性以及光场与原子强耦合相互作用。

基于微环芯腔与纳米光纤的腔量子电动力学

与单个粒子达到强耦合的腔量子电动力学系统已经成为一个探索诸多量子基本问题，进行精密测量、量子计量和应用于量子信息处理方面等问题的有力工具。具有回音壁模式的高品质微环芯腔并与锥形纳米光纤组成的耦合系统使得其具有更小的体积，更容易集成。这使得此类耦合系统不仅能够演示和解释更多多腔或多原子的量子问题，而且有望成为量子信息和量子网络应用的重要载体。

单个中性原子的操控

近些年量子信息过程吸引了强烈的关注。其基本单元是编码于隔离的二能级系统的量子比特。我们的量子系统是受俘获的中性原子。编码于激光俘获中性原子的量子比特跟声子没有相互作用,也对外界磁场不敏感.最重要的是由于中性原子的基态干净、稳定，所以编码于基态的量子比特在室温下就有较长的退相干时间。另外中性原子与外部电磁场的强相互作用为操控其内态和外态提供了便捷的方式。通过激光冷却、远失谐偶极阱、边带拉曼冷却单个原子可以被囚禁在很小的区域里并冷却到振动基态。光泵浦、拉曼过程、微波激发跃迁、共振荧光等技术可以精确地实现原子比特初始化、旋转、读取。所有的发展和相关技术帮助单个中性原子成为量子信息过程基本单元强有力的候选者。

基于偏振压缩态的微弱磁场测量系统

通过运转于阈值以下的光学参量过程，产生铯原子D2线处的压缩真空，利用线性干涉的光学方法进一步产生该频率处偏振压缩光，并将其应用到超高灵敏磁场测量的实验系统中，以提高测量的灵敏度。