科技赋能:强化基础研究,筑牢科技根基
强化基础研究,筑牢科技根基
山西大学物理电子工程学院光电研究所党支部深入贯彻和落实党中央和省委重要指示精神,主动对接国家和区域重大战略任务,配合省委省政府的工作部署,坚持创新驱动发展,党建引领赋能科技发展。
聚焦国家量子科技战略需求,申恒教授牵头带领的离子阱量子计算与模拟党小组与湖南师范大学景辉教授团队合作开展科技攻关,在非厄米系统非互易量子关联研究方面取得了重要进展。相关研究成果“Chirality-induced quantum non-reciprocity”(手性诱导量子非互易)发表在Nature Photonics。山西大学光电研究所为第一单位和通讯单位。
研究中提到的“手性”即物体与其镜像的不对称性,广泛存在于自然界中,在物理基本定律、化学反应、生物结构、材料工程乃至星系分布中发挥着关键作用。在量子物理学领域,手性为控制光与物质相互作用提供了强大工具,助力实现手性量子网络、手性成像和定向光子传输。利用手性行为,科学家已成功演示了量子路由器、单光子量级的环形器和二极管,这些器件为单向信号处理、抗反向作用通信等提供了技术手段。然而,既往研究多集中于相干光或单光子的单向调控,当前迫切要求实现无经典对应物的非互易量子效应,例如单向反聚束效应或单向纠缠现象。
申恒教授团队基于飞行原子的手性非厄米体系,展示了手性诱导的双通道间非互易量子关联。具体而言:当两束空间分离、偏振相同的光束在原子系综中相向传输时,量子关联显现;而当两束光同向传播时,量子关联消失。因此,仅需在保持两束光偏振一致的情况下翻转其中一束光的传播方向,即可在两个通道间实现量子关联的建立与消除。研究进一步证明,利用团队前期发展的弗洛凯调控技术,这种非互易量子关联可拓展至多色边带系统。本研究成果为实现单向量子效应开辟了新路径,有望推动定向量子网络和非互易量子计量等新兴方向的发展。

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