中大新聞網訊（通訊員劉進）中山大學物理學院、光電材料與技術國家重點實驗室王雪華、劉進教授研究團隊在國際上首次實現了超快脈沖激光驅動下的固態二能級輻射子動態共振熒光光譜的實驗測量和按需調控。為超快脈沖作用下輻射子的超快時域振蕩提供了強有力的證據，為進一步理解光與物質相互作用機理提供了新的思路，為提升量子光源的性能、構建新型光量子態以及實現量子態的超快操控開辟了新的途徑。

二能級輻射子的共振熒光是量子光學理論與實驗研究中的重要課題，在現代光量子信息技術發展過程中扮演著關鍵的角色。經過國際國內持續多年的研究，人們對二能級輻射子在連續激光驅動下共振熒光的光子統計特性與光譜形成機制已經有了比較清晰的認識。而當引入超快脈沖激光時，由于光與輻射子超短時間尺度下的相干相互作用，共振熒光呈現出與連續激光驅動相比截然不同的特性。迄今為此，超快脈沖共振熒光的動態光譜與時域演化過程尚未在任何二能級輻射子體系中得到實驗觀測。

該團隊瞄準超快脈沖作用下光場與二能級輻射子如何動態相互作用這一懸而未決的國際前沿問題，首次基于半導體量子點與微柱腔的耦合實現了超快脈沖激光驅動下二能級輻射子動態共振熒光光譜的實驗測量，并觀測到了邊帶非對稱性，邊帶時序性等新穎量子效應。這項研究對進一步提升量子光源性能、構建光子數疊加態、光子數糾纏態等新型光量子態以及實現量子態的超快操控具有重要意義。

圖1. 動態共振熒光的光譜邊帶非對稱性和時序性

相關研究成果以“Dynamic resonance fluorescence in solid-state cavity quantum electrodynamics”為題于2024年1月10日發表在國際頂級期刊Nature Photonics上。中山大學為該成果的第一署名單位，中山大學博士后劉順發為論文第一作者，斯坦福大學Chris Gustin和中國科學院半導體研究所博士研究生劉汗青為論文的共同第一作者。中山大學王雪華教授和劉進教授為論文共同通訊作者。中山大學喻穎副教授、中國科學院半導體研究所倪海橋研究員與牛智川研究員在量子點生長方面提供了重要支持，加拿大女王大學的Stephen Hughes教授在理論方面做出了重要貢獻，中山大學博士研究生李學詩對本工作的實驗部分亦有貢獻。該工作得到了國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金項目、廣東省重點領域研發計劃項目等的大力支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41566-023-01359-x