研究概述

研究计划

光与物质相互作用及其量子调控，是现代光学与凝聚态物理的重要前沿。我们以低维量子材料和纳米光子结构为平台，研究激子极化激元的形成、相互作用与量子调控，并探索其在低功耗光子器件和量子信息处理中的应用。

交叉研究前沿

量子材料

探索二维材料、范德瓦耳斯异质结构和莫尔超晶格中的新颖激子态、极化子效应与关联量子物态。结合稳态光谱和超快光谱，研究材料量子态的形成机制、非平衡动力学及其可调控性。

交叉研究前沿

结合二维半导体、莫尔材料及其他新型量子材料，研究激子极化激元的形成、传播、凝聚与多体相互作用。通过微腔工程、材料设计和外场调控增强极化激元非线性，探索全光开关、量子光源及片上极化激元器件。

交叉研究前沿

设计具有连续域束缚态、拓扑态和平带等新颖模式的光子晶体与纳米光子结构，调控光场色散、局域态密度和光–物质耦合。进一步构建耦合光学腔阵列，实现多个极化激元单元的片上连接与协同调控。

交叉研究前沿

利用极化激元的超快响应、强非线性和天然并行性，发展面向类脑计算、储备池计算和新型信息处理的物理硬件平台；同时，利用物理约束机器学习、光子学逆向设计和闭环自动实验，加速量子材料筛选、光子结构设计、实验参数优化与新物态发现。

研究方法

构筑低维量子材料及范德瓦耳斯异质结构，探索其中的激子与关联量子物态。

发展光学微腔、光子晶体和片上极化激元器件的微纳加工与异质集成技术。

结合角分辨、偏振分辨、时间分辨和空间分辨光谱，研究体系的能量、动量、自旋与动力学。

通过理论模型和数值模拟理解强耦合、非线性、多体相互作用及非平衡动力学。

利用物理约束机器学习、逆向设计和闭环实验，实现材料、结构与实验参数的协同优化。