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该讲义探讨了原子-光在腔体中的相互作用在量子计量学、模拟与计算中的应用，重点关注通过将多个原子与光的离域模式耦合实现的非局域自旋相互作用系统。课程将从基础原理展开：阐释光学腔如何使光在原子间相干地刻印信息，同时原子也能将信息反馈至光场，从而实现构成非经典态制备强有力手段的量子无损测量。进一步地，通过使腔内光场反作用于原子，可建立相干的光子媒介相互作用。讲解首先从集体自旋模型入手，着重分析其在纠缠增强计量学中的应用，继而探讨通过引入时空调控或采用多腔模式实现的更丰富多体物理现象。该工作将特别强调这些工具在受凝聚态物理和量子引力问题启发的量子模拟中的应用前景。课程同时系统性地介绍了强原子-光耦合的判据，阐释关键性能指标——协作度——如何决定原子-光相互作用相干性的根本极限，并讨论高协作度腔QED在量子模拟与量子计算中的开发前景。