近日，我校物理与天文学院量子工程与精密测量团队的研究人员在中科院一区期刊Photonics Research上发表题为“Tunable Photon blockade with single atom in a cavity under electromagnetically induced transparency”论文。该研究成果利用耦合单原子-腔系统的电磁诱导透明（electromagnetically induced transparency - EIT），成功发展了高效可控的单光子发射方案。
如何产生单光子态是量子科学领域的重要研究课题，它在量子信息处理和量子光学等领域中具有非常重要的应用。实现单光子发射的一个关键技术是光子阻塞。传统光子阻塞主要利用强耦合诱导的系统能谱的非均匀性，而非传统光子阻塞则利用系统中的不同跃迁路径之间的干涉效应。然而，在弱耦合区域内，通过量子干涉机制来形成强的光子阻塞仍然是一个挑战。因此，在大多系统中，足够强的能谱非均匀性还是必须的。此外，耦合原子-腔系统的EIT对应的暗态极化子对损耗不敏感的优势，为通过光控制光来实现大的可调的非线性提供了进一步的机遇。
围绕单原子与微腔耦合体系的量子特性，我校物理与天文学院量子工程与精密测量团队提出了利用单个碱土金属原子EIT放置在高精度的微腔中实现高品质单光子源的理论方案。在单原子腔 EIT系统中，利用EIT的强非线性，通过控制场及斯塔克位移调控系统的系统能谱不均匀性产生强的光子阻塞。如图1所示，该研究方案在一个中等的斯塔克位移条件下，系统的二阶关联函数比腔EIT系统在斯塔克位移为零的情况下降低了四个数量级，且更重要的是由于EIT中的准暗态共振，腔的输出仍然可以保持一个较大值。同时，该研究为腔EIT中的光子阻塞提供了新的途径，对将来在实现量子信息处理与量子精密测量等领域的应用具有重要意义。
图1 腔EIT系统示意图
中山大学是该工作的唯一单位，唐静特聘副研究员为第一作者，李朝红教授和邓元刚副教授为共同通讯作者。该研究得到了广东省量子精密测量与传感重点实验室、光电材料与技术国家重点实验室的大力支持，并获得了国家自然科学基金委、科技部、教育部等机构的资助。
论文链接：https://www.osapublishing.org/prj/fulltext.cfm?uri=prj-9-7-1226&id=452045
