吕新友教授课题组在波导-腔量子电动力学系统中取得重要进展
1月6日，物理学权威期刊《物理评论快报》（Physical Review Letters）在线刊发了我院量子光科学中心吕新友教授课题组题为《Chiral Interaction Induced Near-Perfect Photon Blockade》的研究论文[Phys. Rev. Lett. 134, 013602 (2025)]。物理学院2022级博士生卢志广为论文第一作者，吕新友教授为论文通讯作者，合作者还有物理学院吴颖教授。
单光子源的制备是量子科学领域的重要研究课题之一，其在量子信息处理、量子光学以及量子通讯等前沿领域中具有极其重要的应用价值。高纯度的单光子源不仅是实现量子态精确操控的关键，还在安全量子秘钥分发、量子计算中逻辑操作的实现，以及基础物理实验（如量子纠缠和非局域性测试）中发挥着不可或缺的作用。因此，高纯度单光子发射的实现是量子光学研究中的重要目标，而光子阻塞效应作为一种成熟且重要的物理机制，为该目标提供了坚实的理论基础和高效的实现路径。
图 1.(a,b)波导-腔QED系统的理论模型。(c)单光子和两光子散射示意图。
图 2. 多腔系统中近乎完美的光子阻塞效应。
在近一年内，吕新友课题组在腔量子电动力学领域取得了多项重要成果：Phys. Rev. Lett. 133, 043601 (2024)、Phys. Rev. Lett. 133, 173602 (2024)、Phys. Rev. Lett. 133, 193602 (2024)、Phys. Rev. Lett. 134, 013602 (2025)。
该研究得到了国家杰出青年科学基金和国家重点研究与发展计划等资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.013602
陆成亮教授课题组在拓扑磁电研究上取得重要进展
1月6日，我院陆成亮教授课题组在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上发表了题为《Observation of Universal Topological Magnetoelectric Switching in Multiferroic GdMn2O5》的研究论文。陆成亮教授、强磁场中心王俊峰研究员、东南大学董帅教授为论文共同通讯作者，强磁场中心博士后王好文（我院2020博士毕业生）和东南大学博士生王凡为论文共同第一作者。强磁场中心博士后常钰婷（我院2024博士毕业生）、杨明副教授、李亮教授、南京大学刘俊明教授等深度参与了该工作。
拓扑物理学是凝聚态物理学的重要分支，涌现出诸如拓扑绝缘体/半金属/超导体等系列新概念。这些概念描述了动量空间中费米能级附近的非平庸能带结构可以带来系列新颖的物理效应，例如量子反常霍尔效应等。与此同时，磁斯格明子、铁电涡旋畴等则代表了另外一大类拓扑结构，即实空间拓扑，广泛出现于磁性、铁电以及多铁材料体系。近年来，有研究报道了一类新型的拓扑物理概念，即拓扑磁电。与动量空间中定义的拓扑、实空间中定义的拓扑两种不同的是，拓扑磁电体现了系统历经一系列磁电状态时的轨迹特征，而这个轨迹在物态相空间(phase space)构成拓扑非平庸的闭合回路，我们姑且称之为相空间定义的拓扑，或参数空间定义的拓扑。然而，目前文献报道实现拓扑磁电的条件大多非常苛刻，且参数空间小。
围绕于此，合作团队利用武汉脉冲强磁场研究了GdMn2O5单晶中的磁电效应。实验结果显示，引入电场能够大大拓展获得拓扑磁电效应的参数空间：磁场已不再限于“魔角”、温度也能高至铁电居里温度。并且通过控制电场方向，能够调控微观自旋的拓扑绕数特征，例如磁矩顺时针（Q=1）和逆时针（Q= -1）一周旋转。结合理论计算表明，这些拓扑磁电效应与系统自由能的精确调控密切关联，其中稀土离子磁性对于减小系统中各状态之间的势垒很关键。这一物理图像在RMn2O5 (R为稀土离子)系列单晶中得到了验证。
该工作得到了国家自然科学基金、省基金、强磁场学科交叉基金等项目支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.016708
——华中科技大学物理学院团委学生会——
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图文 | 吕新友教授课题组、陆成亮教授课题组
编辑 | 郝俊
校对 | 张心远
审核 | 吴庆文
