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导师有约丨里德堡物理和基于里德堡原子的量子技术

发布时间:2024-05-15 10:07:54

在世界百年未有之大变局加速演进的今天,新一轮科技和产业变革正蓬勃展开。我们必须牢牢坚持“科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力”理念。要培养高水平人才、实现高水平科技自立自强,深入钻研基础科学研究领域至关重要。本期“导师有约”活动,聚焦里德堡物理领域的前沿知识,为师生提供了一个探讨实验和分享理论物理知识的平台。

2024年3月15日下午4点40分,本期导师有约活动在物理楼第二阶梯教室举行。活动特别邀请到山西大学光电研究所李文辉教授,以“里德堡物理和基于里德堡原子的量子技术”为主题与同学们进行交流互动。本次活动由于旭东院长主持,同学们踊跃报名参加。

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李文辉教授全面介绍了基于里德堡原子的量子研究,从概念、特性与规律、相关实验、探测与应用,到研究方向及最新研究成果,中英文结合,图文并茂。李教授首先解释基本概念,里德堡原子就是高激发态原子,即一个价电子被激发到高量子态的原子;继而介绍了“里德堡原子”得名的具体经过,瑞典物理学家约翰尼斯·里德堡不止发明了氢原子能级跃迁的公式,更找到了碱金属族原子的能级跃迁的公式。

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李教授在讲解里德堡原子的特性时,运用了多种表格、实验图示和公式数据来清晰呈现。与基态原子相比,里德堡原子具有轨道半径大、电偶极矩强、辐射寿命长等特性;与其他中性原子相比,里德堡原子间相互作用强度变化范围很大。而这些特性造就了里德堡原子在量子信息技术研究中具有很重要的应用价值。

然而,正如李教授所言,任何事物都具有两面性。里德堡原子也不例外,虽然具备诸多优势,但由于其电偶极矩强、对电场敏感的特性,它也极易受到黑体辐射的影响。

此外,李教授还介绍了她们小组关于里德堡原子的制备与探测、里德堡原子间相互作用的探测以及里德堡原子间相互作用诱导产生的里德堡阻塞效应的应用等一系列的实验研究。

讲座的后半部分中,李教授向大家展示了博士及博士后的实验装置,以及在新加坡国立大学量子技术中心时的实验设备,包括她所在团队自主制造的一些设备。介绍了其实验设备搬迁的进度及实验室仪器的当前状况。随着研究的推进及技术的更新,实验的复杂程度与难度不断提高,但李教授及其团队迎难而上,在里德堡原子的量子研究领域持续深耕。李教授还介绍了她的主要研究方向,包括快速、高效、非破坏性的里德堡超原子的成像相关研究,半导体中里德堡原子的激发和相互作用的研究等。

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在提问环节中,在场的学生和李老师积极互动。面对同学们的热情提问,李老师一一做出解答,耐心为同学们答疑解惑。

活动最后,李老师亲切地与在场的同学们合影留念。希望大家对里德堡物理有了基础的了解,为研究生后续的科学研究工作增加知识储备,开阔视野,打好基础。她还留下了自己的邮箱,表示欢迎感兴趣的同学们后续与她交流。

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感悟分享

活动结束后,同学们纷纷表示收获颇丰、受益良多,并写下了科研日志和心得体会,摘选部分内容如下:

2021级光电信息工程遆喆坤:

今日参加了李文辉教授举办的学术报告会,深感启发,收获颇丰。我的科研训练与里德堡原子紧密相关,因此对李老师的演讲抱有浓厚兴趣。李老师的讲解不仅紧扣主题,更为我开启了探索的新篇章。从里德堡原子的命名渊源到捕获与探测技术,李老师引领我们走进了一个奇特的里德堡原子世界。她还分享了研究生阶段的实验经历及实验室的新研究方向。虽然内容侧重于基本理论,但李老师的中英文融合讲解方式,不仅让我认识到自己在英语学习上的不足,还深化了我对物理学领域英语专业术语的理解。

报告后,我有幸与李老师深入交谈近一小时。李老师不仅解答了我论文中的困惑,还分享了未来实验规划,让我获益良多。

2021级光电信息工程武锦涛:

李文辉老师通过一个多小时的讲解,全面介绍了里德堡物理的基础知识、李老师当前研究的新实验以及里德堡领域的前沿工作,让我们对里德堡物理和基于里德堡原子的量子技术有了全方位的了解。李老师运用中英文切换的方式,详细阐述了里德堡原子的含义、起源及作用,并展示了博士期间的实验台和在新加坡的工作台,介绍了两偶极子间的力和范德瓦尔斯力。通过李老师的讲解,我对里德堡原子有了更深刻的认识。

交谈中,李老师介绍了实验室的现状、科研方向及仪器状况,并强调“静下来,多读书,多学习”的重要性。她还提到,科研需要具备创新精神,与前人有所区别,这样的实验才更具意义。

2021级物理学专业生介瑞菲:

这次的讲座对我的研究方向有着极大的帮助。我深入了解了里德堡原子的相关理论,包括里德堡原子是什么、它与其他原子的区别、如何制备里德堡原子以及里德堡原子的应用等基础知识。老师还详细讲解了与里德堡原子相关的研究方向和分类,进一步拓宽了我的知识视野。学术讲座是拓宽视野、增长知识的重要途径,这次经历鼓励我以后多参加学校组织的学术活动,积极开拓自己,勇于提问。

责任编辑:申越好

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    2024年3月15日下午4点,本期导师有约活动在物理楼第二阶梯教室举行。活动特别邀请到山西大学光电研究所李文辉教授。