波导多体量子光学的实现

逐光子控制光是量子光学的核心。在基础层面上,光子相互作用通过其与原子的耦合来介导,而终极控制要求将单光子与单原子进行确定性的光-物质接口。将这一范式扩展到以确定性和可扩展的方式辐射耦合多个独立原子,开启了多体量子光学的领域。在此,该团队通过将固态人造原子相干耦合到纳米光子波导上,实现了这样一种设置,并展示了由量子发射体数量控制的高阶光子相关性。该团队研究了由发射体-光子散射诱导的非线性光子输运的标度行为,并证明增加一个量子发射体会产生高阶光子相关性。具体而言,该团队从一对集体耦合的发射体中实验观测到了真正的三光子相关性,同时抑制了来自低光子数的贡献。此外,该团队还将规模扩展到了三个与波导耦合的共振量子发射体。这些进展展示了波导量子电动力学中多体量子光学的开端,为新型光子量子模拟器、多体纠缠态的制备以及新奇量子相变的探索提供了可能。

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提交arXiv: 2026-05-18 15:11

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