基于玻色 - 爱因斯坦凝聚体的腔量子电动力学

腔量子电动力学 (cavity QED) 描述了物质与限制在谐振器结构内的电磁场之间的相干相互作用，并为开发量子信息处理概念提供了一个有用的平台。通过使用高品质谐振器，可以在实验上达到强耦合机制，其中原子在耗散发生之前与单个光场模式相干地交换光子多次。这导致了使用微波和光学谐振器的基础研究。为了应对量子态工程和量子信息处理提出的挑战，最近的实验集中在光学腔内原子的激光冷却和囚禁上。然而，迄今为止，通过玻色 - 爱因斯坦凝聚实现对原子气体的巨大程度控制尚未用于腔 QED。在此，我们实现了玻色 - 爱因斯坦凝聚体与超高精细度光学腔量子化场的强耦合，并展示了其本征能谱的测量结果。这是腔 QED 的一个概念上新颖的机制，其中所有原子占据物质波场的单一模式并以相同方式耦合到光场，共享单个激发。这开启了从量子通信到预计在具有腔介导相互作用的量子气体多体物理中出现的丰富新现象的可能性。