王飞,博士,教授,中共党员,湖北省“五一劳动奖章”获得者。2010年毕业于华中师范大学光学专业,新加坡国立大学量子技术中心、意大利帕勒莫大学访问学者,研究方向为量子光学、微纳光学和量子信息。曾获得湖北省高校青年教师教学竞赛理科组一等奖、湖北省自然科学论文一等奖、教学名师、教学新秀。多次获得优秀教师、优秀共产党员、优秀班主任等荣誉称号。以通讯作者或第一作者在美国《物理评论A》,《光学快讯》,《新物理学杂志》,《中国物理快报》等杂志上发表SCI论文50余篇。曾担任国内外多个知名学术期刊审稿人。主持和参加多项国家自然科学基金课题。
王飞教授课题组的研究成果分为:
1.基于原子相干的非经典关联效应的产生与操控
2.铁磁-超导混合系统的相干调控
3.涡旋光与物质的相互作用
一、基于原子相干的非经典关联效应的产生与操控
王飞教授带领研究团队主要利用初始制备相干和强场诱导相干的方法制备量子关联效应。研究结果可以归纳为以下几点:(i) 暗态系统是获得光场纠缠,光场与原子纠缠的基本机制;(ii) 利用原子相干效应和量子干涉效应可以获得双模和多模量子导引效应。主要研究结果发表在国际知名学术期刊《物理评论A》,《欧洲物理快报》等杂志上面。主要研究结果为:基于相位依赖的电磁诱导透明系统实现了四模图态纠缠。深入探讨了纠缠产生的物理机制为量子拍和EIT系统中内在的非线性效应。这个机制可以推广到多模情形,并可用于量子信息的存储和传输。进一步,研究了基态退相干效应对于量子关联的影响,并从理论上预测了在共振驱动的原子系统中可以获得完美的高阶量子纠缠。
(1) Jun Xu, Fei Wang, Perfect higher-order squeezing via strong nonlinearity in microwave-modified electromagnetically induced transparency, Physical Review A 104, 013706 (2021).
(2) Fei Wang, Chaowen Wang, Kang Shen, and Xiangming Hu, Stable entanglement and one-way steering via engineering of a single-atom reservoir, Opt. Express, 30(10) 15830, (2022).
(3) Fei Wang, Xiangming Hu, Nonlinear parametric interaction and higher-order squeezing in coherent population trapping, EPL, 108 54007 (2014).
(4) Fei Wang, Xiangming Hu, Wenxing Shi, Entanglement between collective fields via phase-dependent electromagnetically induced transparency, Physical Review A 81, 033836 (2010).
图1:潜在的实验装置图[Phys. Rev. A 104, 013706 (2021), Opt. Express 30(10) 15830, (2022)]
二、铁磁-超导混合系统的相干调控
团队针对前沿交叉领域进行了深入研究,研究了钇铁石榴石(yttrium iron garnet, YIG)磁子与原子系统的相干耦合,基于耗散库理论,利用原子的耗散通道制备了稳定的纠缠源头,并深入研究了其中的耗散速率和压缩参数对于量子关联性质的影响,实现了相干调控的固态量子纠缠和磁子阻塞。这些研究在固态量子计算、量子传感、单磁子源制备、量子芯片以及远程的量子信息处理方面具有较为重要的应用价值。
(1) Fei Wang, Chengdeng Gou, Jun Xu, and Cheng Gong, Hybrid magnon-atom entanglement and magnon blockade via quantum interference, Physical Review A 106, 013705 (2022).
(2) Chaowen Wang, Fei Wang, and Xiangming Hu, Phase control of reservoir engineering for quantum entanglement, Opt. Express, 28(12), 17757 (2020).
(3) Fei Wang, Wei Nie, Xunli Feng, and C. H. Oh, Steady-state entanglement of harmonic oscillators via dissipation in a single superconducting artificial atom, Physical Review A 94, 012330 (2016).
图2:混合的磁子-原子纠缠及磁子阻塞效应[Phys. Rev. A 106, 013705 (2022)]
三、涡旋光与物质的相互作用
针对结构光中的拉盖尔-高斯光束与物质相互作用的系统,系统研究了光涡旋的转移,证明了原子相干是光涡旋转移的关键因素,分析了不同系统中的涡旋响转移效率。同时揭示了光涡旋转移随传播距离变化呈现周期性振荡现象,并解析回答了其振荡产生的物理原因。另一方面,聚焦于旋转腔光力学系统,提出了一种新颖产生远距离旋转腔镜的方案,利用原子库效应而不是类似非线性于辐射压产生纠缠。这些研究结果证实了宏观物体的远程纠缠,对大容量的远程量子通信、涡旋光束信息的存储和提取具有较为重要的指导价值。
(1) Fei Wang, Kang Shen, and Jun Xu, Rotational mirror–mirror entanglement via dissipative atomic reservoir in a double-Laguerre–Gaussian-cavity system, New J. Phys. 24, 123044 (2023).
(2) Fei Wang, Fanggui Hu, Jun Xu, and Xidong Wang, Transfer of optical vortices using two-photon processes in a diamond configuration atomic system, JOSAB, 37(3), 902 (2020).
图3:左图表示宏观纠缠镜子装置;右图表示涡旋光束的强度和相位空间分布。