华中科技大学研究团队在多量子物理领域取得重要进展

8 月 16 日消息，来自华中科技大学消息显示，华中大物理学院量子光科学吴颖教授团队在多量子物理领域取得重要进展。吴颖团队结合宇称对称性理论，提出了宇称对称性保护的多光子关联辐射，并首次建立了宇称对称性和多光子关联辐射之间的联系。

据了解，普通的光辐射过程是以单光子的形式发生，即最小的能量单元为一个光子的能量。而多光子关联辐射的最小能量单位变为多个关联光子行成的多光子捆。从基础意义来看，多光子关联辐射拓展了人们对光辐射过程的认识；在实际应用方面，多光子关联态为高保真度量子信息传递以及突破标准量子极限的量子精密测量提供了重要资源。

因此，高纯度的多光子关联辐射的实现成为量子光学以及量子信息科学中的重要研究课题之一。

针对这一研究课题，吴颖团队结合宇称对称性理论，提出了宇称对称性保护的多光子关联辐射。其研究结果表明，激光驱动的量子比特翻转和 Rabi 相互作用诱导的对称性守恒跃迁只能导致具有偶数光子的腔内光子捆的实现。

在适当的耗散条件下，偶数个强关联的光子取代普通辐射理论中单光子角色级联辐射到腔外形成多光子关联辐射；与此同时，奇数光子辐射过程几乎完全被系统的对称性抑制，这大大提高了关联辐射的纯度。在目前实验可允许的条件下，该工作预言了纯度接近 100% 的两光子关联辐射过程。

该成果的研究论文以“Parity-Symmetry-Protected Multiphoton Bundle Emission”为题于近日在中心物理学权威期刊《物理评论快报》上刊发。这一成果为多量子物理与对称理论的交叉提供了新的思路，同时为对称性保护的多光子激光和多光子源的实现提供理论指导。

华中科技大学为论文唯一单位，论文作者包括 18 级博士生宾倩（第一作者），吕新友和吴颖教授，其中吕新友教授为论文通讯作者。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。

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