强耦合腔量子电动力学及单原子的精密测量

腔量子电动力学(Cavity-QED)中高精细度微光学腔增强了原子与腔模的相互作用。在强耦合Cavity-QED系统中，我们实现了对原子位置的实时感知和追踪。通过利用不对称的TEM10腔模，消除了单个原子在腔中由于TEM00模的对称性所引起的轨迹简并，从而提高单原子轨迹的空间分辨率。

基于芯片的微环芯腔能够将光限制在很小的体积中，这一过程伴随着极低的损耗。因此微腔具有极高的品质因数，从而可以实现微腔与原子的强耦合。极弱的光甚至单光子水平的光就可以对原子态进行高效操控。我们计划将中性铯原子或量子点与微环芯腔耦合，并进行基于微环芯腔的量子信息过程的研究。

我们使用锥形纳米光纤将光耦合到高品质因子的微环芯腔中，并且在微环芯腔附近利用磁光阱技术获得冷原子团，如图所示。然后利用远失谐的微尺度偶极力阱将单个原子俘获并转移到微环芯腔的腔模中。单原子与倏逝光场发生强耦合相互作用。“g”代表原子与腔模的耦合强度。此系统可以用于量子信息的研究。

感谢我们的合作小组：南京大学肖敏教授研究小组以及中北大学薛晨阳教授、闫树斌教授研究小组。