基于相干拉曼过程的高效光子与原子量子态转换实验研究

光子与原子量子态的高效量子转换是目前国际上量子光学、原子分子物理与量子信息科学交叉领域的前沿热点问题之一。它的实现不仅对于量子光学、精密测量领域有着重要的科学意义，而且还是量子信息科学走向实际应用的一个关键环节。目前国际上量子信息领域不得不面对的一个瓶颈问题是光子与原子量子态的转换效率过低。这是因为现有的技术方案中原子对光子的捕获率（吸收截面）太小。正因如此，该领域的相关实验研究还停留在被动的等待光子，进行概率性的演示水平。本项目正是针对这一国际研究现状与瓶颈，利用我们理论与实验紧密结合的优势，提出原创性的实验方案，并从实验技术上获得突破。其原理是将原子系综的相干性与受激拉曼过程有机结合，通过诱导原子之间的相干合作来有效地提高原子对光子的捕获率，从而完成光子与原子的高效量子态转换。本项目的成果不仅丰富量子光学和原子物理的科学内容，而且为量子信息技术的发展提供新的途径。

光子与原子量子态的高效量子转换是目前国际上量子光学、原子分子物理与量子信息科学交叉领域的前沿热点问题之一。它的实现不仅对于量子光学、精密测量领域有着重要的科学意义，而且还是量子信息科学走向实际应用的一个关键环节。本项目正是针对这一国际研究现状与瓶颈问题，利用我们理论与实验紧密结合的优势，提出原创性的实验方案，开展相关实验研究。通过三年不懈的努力，本项目取得了一些国际水平的创新性成果，实现了预期目标。已在国际权威学术刊物Physical Review Letters 上发表论文1篇，国内外一流物理刊物如Physical Review A、Optical letter、New Journal of Physics 等上发表论文8篇，并获得国家专利一项。更进一步，本项目所提供的研究环境与科学内涵使申请人得到生涯发展中难得的机遇，通过这一项目迅速成长成为国内该领域同行能够认可的青年科技工作者。