报告题目：激子-光子强耦合室温量子态的实现与操控

报告人：王雪华（教授，中山大学）

报告时间：6月11日（周日）11:30

报告地点：沙河校区学术交流中心一楼104会议室

摘要：

室温量子态是发展高性能微纳量子光电子器件与固态量子芯片的核心基础。但由于室温下的巨大耗散，导致量子态及其量子器件很难工作于室温。激子-光子室温强耦合提供了实现人造室温量子态的有效途径。世界各国科学家经过近二十年的不断努力，采用提高激子-光子耦合强度克服室温下巨大耗散的方法，实现了近单激子-光子的室温量子强耦合。我们在工作的基础上，又抢先实现了确定性单量子点与单纳米颗粒的室温量子强耦合。但提高激子-光子耦合强度的方法导致单激子室温量子强耦合一直是极低概率（小于1%）的偶发性事件，因为它要求模体积小于100立方纳米、激子的偶极矩和电场的方向要近似平行、激子位于最强电场之处。这些严苛的条件严重妨碍了室温量子态领域的发展。

突破制约室温量子态发展瓶颈的出路在于降低室温强耦合的实现条件。为此，我们发展非厄密室温强耦合理论，给出能级劈裂和光谱劈裂的准确临界条件，预言了室温量子强耦合的多样性，并被实验所验证。基于临界条件，我们提出高效实现室温量子强耦合的新方法：抑制局域表面等离激元模耗散使其与激子耗散相匹配，显著降低室温强耦合的实现条件。实验上，巧妙利用Fabry-Perot光学介质微腔抑制金属等离激元模的耗散，实现其与激子线宽的较好匹配，使光子模体积可以扩大12倍、激子跃迁偶极矩和电场的夹角可以放松至约72度。从而使室温量子强耦合的成功率由此前的不到1%大幅提高至80%。该方法也为长期制约表面等离激元光子学发展的耗散问题提供了可能的解决方案。报告最后将展望室温量子态的发展趋势和挑战。

个人简介：

王雪华，中山大学教授。他长期从事高效微纳光子学的研究，致力于片上高性能量子光源、有源无源光电子器件的集成、室温量子态及其量子器件的实现。代表性学术成果包括：1、提出位置调控的广义洛伦兹谱光辐射理论，丰富和拓展了对光与物质相互作用的认识；2、调控光子随机辐射为有序光子流，率先实现有“重要里程碑”意义的高性能量子光源；3、提出抑制耗散高效地实现室温量子态的方法，使室温量子比特的规模化制备成为可能。他已在Nat. Nanotech.、Phys. Rev. Lett.、Sci. Adv.、Nat. Commun.、Light: Sci. & App.等国内外著名学术期刊发表SCI论文130余篇。他作为首席科学家和负责人先后主持多项国家重大和重点项目。