近年来,中科院武汉物理与数学研究所(WIPM)与美国国家标准技术研究院(NIST)开展了有效的合作。近日,WIPM冷原子物理课题组李润兵博士与NIST邓鲁教授联合,在快速全光连续可控相位门的研究方面取得新进展,其结果发表在《物理评论快报》(Phys. Rev. Lett.)上。
可控相位门操作是全光信息和量子信息技术发展的重要组成部分。在非线性光学领域,基于自相位调制和交叉相位调制可以实现非线性相移,比如固态光纤介质,电磁诱导透明的气态介质等。但是由于各种因素的限制,目前实验室观察到的相位变化都很小,在电磁诱导透明介质中,采用原子相干态光学存储的办法也只能做到几十度的相位变化。如果能够实现180°的非线性相位变化,那么在相位门操作方面将会迈出一个新的台阶。
李润兵等结合主动拉曼增益系统和Mach-Zehnder干涉仪,通过调节控制光的强度和频率失谐量,在原子气体中实验观察到了探测光从0到180°的连续可控的相位变化,同时发现,探测光在拉曼增益介质中以超光速传播。进一步的实验证明,探测光可扩展到单光子水平,并用较低光强的驻波控制光场,对探测光进行交叉相位调制,实验结果发表在《光学快报》(opt. Lett.)上。
该工作有望在将来的全光信息和量子信息方面得到应用。