李高翔、黃光明課題組在激光探測原子磁共振研究中取得新進展

華大在線訊（通訊員 王棣）近日，物理科學與技術學院李高翔與黃光明教授領導的研究團隊在基于張量極化的周期性驅動激光泵浦—探測銫原子磁共振研究中取得了重要進展，相關論文《Observation of the Influence of Generalized Parity on the Alignment Spectra in the Periodically Modulated Warm Atomic Ensemble》發表在國際光學權威期刊《Laser & Photonics Reviews》上。論文第一作者為我校博士生耿旭興，李高翔與黃光明為共同通訊作者，杭州電子科技大學楊國卿副教授、我校物理科學與技術學院吳少平教授、博士生金愷和唐旺旺為共同作者。

圖1：(a)系統模型; (b)存在廣義宇稱,光譜對稱; (c)不存在廣義宇稱,光譜不對稱

具有動力學宇稱對稱的弗洛凱（Floquet）)系統具有諸如對稱保護選擇定則、弗洛凱晶格、弗洛凱拓撲絕緣體等諸多新奇物理現象，基于這些現象發展而來的弗洛凱微波激射器(maser)、弗洛凱自旋鎖定等技術引起了廣泛關注。當前，有關動力學對稱性性質的研究主要集中在周期性調制自旋1/2粒子的磁偶極矩，而對于多能級系統的高階極化磁矩未曾涉及。由于多能級系統中弗洛凱調制高階極化矩和相關的高階相干性在量子系統維度拓展和增強光學非線性等應用中具有重要的作用，因此研究高階極化矩的廣義宇稱對稱性是當前的一個重要前沿課題。

針對這一問題，該研究團隊提出了弗洛凱調制角動量為J(J≥1)的多能級熱原子磁共振系統高階極化矩廣義宇稱理論，研究了具有廣義宇稱的張量極化矩(alignment)的性質，揭示了廣義宇稱保護高階極化矩光譜對稱性的物理規律。在此基礎上，他們巧妙設計并開展了基于張量極化的周期性驅動激光泵浦-探測銫原子磁共振、從頻域直接驗證廣義宇稱保護張量極化光譜對稱性理論的實驗(如圖1所示)。相關研究結果不僅豐富了弗洛凱驅動多能級量子系統高階極化矩廣義宇稱理論和實驗，還對設計基于高階極化矩的高靈敏矢量原子磁力儀起著促進作用。

該項研究工作受到了國家自然科學基金的資助。

相關論文鏈接：https://doi.org/10.1002/lpor.202100614

（審讀人：俞云偉）