研究所簡介
2002年以光電所為主體建成量子光學與光量子器件國家重點實驗室、光學國家重點學科,具有碩士、博士學位授予權,建有博士後科研流動站,承辦有全國性學術期刊《量子光學學報》。技術實力
現有量子光學基礎研究和套用、非經典光場產生與套用、量子測量與通訊、腔量子電動力學、冷原子與光場相互作用、光與原子相干作用、玻色-費米混合氣體冷卻、雷射技術與光量子器件八個實驗室和雷射器、電子儀器、機加工三個車間。研究方向
主要從事量子光學基礎與套用、光與原子相互作用和光量子器件等方面的實驗研究、高技術套用開發以及量子光學領域高層次專門人才的培養。始終堅持進行國際前沿課題的研究,以“攀登、奉獻”作為研究所建設的靈魂,注重學術梯隊的培養,已形成一支穩定的老中青三結合的科研隊伍,已成為我國量子光學研究與人才培養的重要基地。
一.量子光學基礎和套用:
以量子物理學為理論基礎,運用現代光學與光電子學的實驗手段,開展光場的非經典性質、量子態的產生、非經典光場的產生機制研究,及非經典光場在量子信息、基本量子物理問題的檢驗等研究領域的套用,目前正在開展糾纏態的產生及利用糾纏態進行連續變數量子通訊的實驗研究。
二.光與原子相互作用:
研究光與物質相互作用的基本量子現象,探索冷原子與光場相互作用,特別是壓縮態光場與冷原子相互作用過程中的量子現象,以期在獲得超冷原子的基礎上,實現單粒子水平上對光子與原子作用過程的觀察和控制。
三.全固化雷射技術和光量子器件:
完善高性能全固化單頻雷射器,研製可調諧光學參量振盪器、全固化小型光壓縮器、量子糾纏態源等光量子器件。
研究力量
科研團隊中現有中科院院士1名、國家傑出青年基金獲得者2人、國家海外傑出青年基金獲得者1人、長江學者特聘教授1人、長江學者講座教授1人、教育部優秀青年教師科研獎勵計畫2人、教育部新世紀優秀人才計畫2人、新世紀百千萬人才工程國家級人選2人、山西省高等學校拔尖創新人才3人、山西省“新世紀學術技術帶頭人”2人、山西省高等學校青年學術帶頭人4人。2004年被評為山西省優秀創新團隊、2005年被評為教育部創新團隊。2008年被評為國家創新研究群體。
研究項目
研究所承擔國家重大科學研究計畫項目1項(項目首席單位),國家重大基礎研究計畫(973項目)子課題2項,合作承擔1項,國家自然科學基金重點項目1項,傑出青年基金2項,儀器專項1項、國際合作項目2項、面上及青年基金項目10項,教育部創新團隊項目1項,其它省部級項目18項;完成國家重大基礎研究計畫(973項目)子課題1項,國家自然科學基金重點項目4項、海外傑出青年基金1項、面上項目20項,其它省部級項目100餘項。學術成果
在國內外重要學術刊物上發表論文310餘篇,其中PRL14篇,PRA32篇,OptLett9篇。
科研項目
1.實現連續變數糾纏純化和光與原子量子接口,國家重大基礎研究計畫(973)項目,330萬元,2010.01-2014.12
2.連續變數線性光學量子計算,國家重大基礎研究計畫(973)項目,280萬元,2007.01-2011.12
3.連續變數四組份糾纏cluster態的實驗產生,國家自然科學基金,52萬元,2007.01-2009.12
4.利用連續變數多組份糾纏態實現量子密鑰分發網路,國家自然科學基金青年科學基金,24萬元,2009.01-2011.12
5.連續變數量子通訊實驗研究,國家重大基礎研究計畫(973)項目,250萬元,2002.04-2007.03
*近期發表的學術論文
1.Towarddemonstratingcontrolled-Xoperationbasedoncontinuous-variablefour-partiteclusterstatesandquantumteleporters,Phys.Rev.A81,022311(2010)
2.Experimentalgenerationof6DBcontinuousvariableentanglementfromanondegenerateopticalparametricamplifier,OpticsExpress,18,6149-6155(2010)
3.quantumteamworkforunconditionalmultipartycommunicationwithgaussianstates,Phys.Rev.Lett.103,070501(2009)
4.Quantumcommunicationnetworkutilizingquadripartiteentangledstatesofopticalfield,Phys.Rev.A80,042320(2009)
5.Continuousvariablequantumkeydistrbutionbasedonopticalentangledstateswithoutsignalmodulation,EurophysicsLetters87,20005(2009)
6.Experimentalpenerationofgenuinefour-partiteentangledstateswithtotalthree-partycorrelationforcontinuousvariables,Phys.Rev.A78,013829(2008)
7.AnyonicstatisticswithcontinuousvariablesPhys.Rev.A78,052121(2008)
8.GenerationofGHZ-likeandcluster-likequadripartiteentangledstatesforcontinuousvariableusingasetofquadra-turssqueezedstates,ScienceinchinaG50,1(2007)
9.ExperimentalPreparationofQuadripartiteClusterandGreenberger-Horne-ZeilingerEntangledStatesforContinuousVariables,Phys.Rev.Lett.98,070502(2007)
10.Dense-codingquantumkeydistributionbasedoncontinuous-variableentanglement,Phys.Rev.A74,062305(2006)
11.Frequencyconversionofanentangledstate,Phys.Rev.A73,033817(2006)
12.具有經典相干性的兩組EPR糾纏態光場的實驗產生,物理學報,54,2717(2005)
13.連續變數無條件糾纏交換,物理,34573(2005)
14.ExperimentalDemonstrationofUnconditionalEntanglementSwappingforContinuousVariables,Phys.Rev.Lett.93,250503(2004)
15.瓦級連續雙波長輸出Nd:YAP/KTP穩頻雷射器,中國雷射,31,513(2004)
16.Experimentaldemonstrationoftripartiteentanglementandcontrolleddensecodingforcontinuousvariables,Phys.Rev.Lett.90,167903(2003)
17.QuantumDenseCodingExploitingaBrightEinstein-PodolskysenBeam,Phys.Rev.Lett.88,047904(2002)
18.Quantumentanglementandsqueezingofthequadraturedifferenceofbrightlightfields,Phys.Rev.A66,042319(2002)
19.Controlleddensecodingforcontinuousvariablesusingthree-particleentangledstates,Phys.Rev.A66,032318(2002)
*獲獎成果
糾纏態光場及連續變數量子通信研究,2006年,國家自然科學二等獎,完成人:謝常德,張靖,潘慶,郜江瑞,彭堃墀
榮譽獎勵
獲國家自然科學二等獎1項,國家技術發明二等獎1項,何梁何利基金科學與技術進步獎1項,山西省科技傑出貢獻獎1項,謝希德物理學獎1項,國家教委科技進步獎和教育部技術發明獎各1項,省級科研成果一等獎3項、二等獎13項、國家級教學成果二等獎1項,開發全固化單模單頻綠光雷射器等系列產品10餘種,獲國家發明專利授權3項。學術交流
研究所在建設中重視學術交流,在國際上先後與美國、法國、日本、澳大利亞、德國等國家的著名量子光學實驗室建立了長期穩定的具有實質性的學術交流和學術互訪關係。由中法互派學者訪問的雙邊合作項目已經成功地進行了多年,取得了可喜的成果。
光電研究所始終重視學術交流,在國際上先後與美國、法國、日本、澳大利亞、德國等國家的相應學術機構建立了合作關係和學術聯繫。研究所定期選派研究人員去國外進行合作研究、學術交流,同時邀請國外著名學者來所講學。先後有十餘名中外著名學者,包括美國加州理工學院的J.Kimble教授、法國國家科學中心P.Grangier教授、法國巴黎六大的C.Fabre教授、上海光機所的王育竹院士等先後被聘為研究所的兼職或名譽教授。研究所與國際上量子光學領域著名的實驗室:美國加州理工學院的J.Kimble實驗室,法國國家科學中心、巴黎高師及巴黎第六大學的聯合實驗室(Lab.KastlerBrossel:LKB),法國國家科學中心所屬的理論與套用光學研究所(IOTA)等單位保持著長期的實質性合作交流。研究所先後有青年學術帶頭人和青年學術骨幹10餘人次獲對方資助到上述實驗室進行量子光學與量子信息、雷射超冷原子以及雷射物理等方面的合作研究。與美國總統基金獲得者阿肯色大學M.Xiao教授聯合申請獲準了國家海外傑出青年自然科學基金,開展多能級原子與具有不同光子統計的光場相互作用方面的實驗研究工作。
研究所與巴黎第六大學簽訂了聯合培養量子物理博士研究生的協定,第一名聯合培養的博士生已獲得了博士學位。國外大學及研究機構也派研究生來山西大學進修、學習。法國國家科學研究中心所屬的理論與套用光學研究所(IOTA)、法國Cachan高師物理系等單位從1998年以來,連續四年每年都有一至兩名碩士研究生到研究所參加實驗研究或進行科研實習。
在國內,研究所與中科院上海光機所等單位建立了密切的學術聯繫。2002年與南京大學及中科院物理所共同完成了“光學超晶格中光學參量及耦合參量過程的研究與套用”國家自然科學基金重點項目。2002年與國內有關單位共同申請承擔了“國家重大基礎研究計畫(973)”量子信息技術項目。通過學術交流獲取了新的信息,推動了研究所及整個光學學科的整體發展。
量子光學基礎和套用實驗室
量子光學以光的相干性和量子性為基本點,運用量子力學理論及現代光學與電子學實驗手段,研究光場的各種非經典效應及光與物質相互作用的量子現象。
實驗室通過非簡併光學參量振盪與放大,分別獲得了正交雙模壓縮真空態,強度差壓縮態,明亮的量子相關EPR糾纏光束對,三組份糾纏態光場,四組份類GHZ糾纏態光場,類cluster糾纏態光場,TTPC糾纏態光場等多種不同性質的非經典光場。並用以完成了信噪比突破標準量子極限的微弱信號檢測,強度差信號的量子非破壞性測量,連續變數量子密集編碼,可控量子密集編碼,量子糾纏交換及連續變數量子保密通信等實驗研究。現正開展連續變數單向量子計算及量子網路方面研究。
研究人員
彭堃墀院士,謝常德教授,博士生導師
賈曉軍副教授,蘇曉龍副教授,碩士生導師
博士生2名,碩士生2名
出版物
《量子光學學報》是中國物理學會量子光學專業委員會學術性會刊。刊號及代碼為:CN14-1187/04,ISSN1007-6654,CODENLGXIAW。本刊旨在反映國內量子光學及相關領域的科研成果,交流學術信息,促進國內量子光學的發展,加強國內外聯繫,向國內外學術界展示我國量子光學領域的研究水平。
具體內容有量子光學、原子物理、雷射物理、非線性光學、光子學、光電子及相關領域的理論與實驗研究最新成果。
包括有量子光學基礎、光場非經典性、光場與原子相互作用、量子測量、量子信息、量子糾纏、冷原子物理、非線性光學與雷射光譜、光傳輸與光子晶體、光頻標、單光子產生與測量、量子點、介觀物理、雷射物理與雷射技術等欄目。
本刊是中文核心期刊和中國科技核心期刊,並為《中國科學引文資料庫》、《中國學術期刊綜合評價資料庫》源刊。
本刊每期頁碼80頁,標準十六開本,季刊,具有國內統一刊號,國內外公開發行,全年訂價80.00元
通訊地址:太原市山西大學光電研究所《量子光學學報》編輯部