1.空芯光纤内的冷原子量子惯性传感

我们研究空芯光纤内的光与原子相互作用，并致力于将其应用于具有超高测量精度的冷原子惯性测量仪器。

空芯光纤由于其特殊的空芯结构，可以同时传输光场和原子，是用于构造准一维、长距离、均匀原子囚禁势阱的理想平台。将冷原子绝热导引进空芯光纤中，利用拉曼或布拉格脉冲序列构造冷原子干涉仪，可以实现对重力加速度、惯性加速度等超高精度测量。由于空芯光纤的径向束缚作用，该类型的干涉仪理论上具有很好的动态环境适应性以及矢量重力测量能力，有望大幅提升现有冷原子重力仪的实用性能。

研究主要涉及的实验技术包括：激光冷却原子、绝热原子装载、冷原子高效率长距离相干导引、空芯光纤内原子冷却与相干操纵、光纤内原子探测技术等。

2.基于光镊阵列与里德堡相互作用的中性原子量子计算

本研究致力于将中性原子光镊阵列与里德堡原子间的强长程相互作用相结合，开发可扩展、可重构、高保真的中性原子量子计算平台。该体系利用中性原子作为天然量子比特，具有长相干时间、良好均匀性和易于大规模阵列化等优势，并通过里德堡阻塞效应实现快速双比特纠缠门与量子模拟。通过其模块化与可重构设计使系统能够在同一硬件上灵活排布原子、调整连接拓扑并执行量子线路，适用于量子模拟、量子多体物理、量子纠错以及通用量子计算等应用场景。

研究涉及的核心技术包括：大规模光镊阵列的设计与制备、中性原子的激光冷却与囚禁、单原子装载/输运与重排、里德堡激发与相互作用调控、单比特/双比特量子门实现、量子态读取等。关键实验技能涵盖激光稳频、空间光调制与声光偏转、单原子分辨荧光成像、里德堡激光系统调控、微波/射频量子操控，以及低噪声光电探测等。

3.基于光纤微腔中里德堡原子的超高灵敏电场传感

本研究致力于将基于里德堡原子的电磁诱导透明（EIT）技术与光纤微腔相结合，开发一种高灵敏度、紧凑型、非干扰式电场传感器。该体系利用里德堡原子对电场的高灵敏响应特性，以及光纤微腔对光和原子的强空间局域能力，实现对微波电场的超高灵敏度、非干扰式测量。其微型化设计使得该系统能够在极度受限的空间内进行高分辨率电场探测，适用于电磁场近场测量、阵列化微波雷达等应用场景。

研究涉及的核心技术包括：高精细度光纤微腔的设计与制备、里德堡原子的制备与囚禁、电磁诱导透明（EIT）光谱技术的实现，以及微波电场诱导光谱频移的探测。关键实验技能涵盖激光稳频、腔量子电动力学（C-QED）系统调控、微波信号的产生与调制，以及高灵敏度的光学外差或零差探测技术等。