近日，威廉希尔williamhill物理系王春芳教授课题组在腔光力学与量子光学交叉研究领域取得突破性进展。研究团队创新性地构建了基于原子系综-光学腔强耦合的混合量子系统，成功将光子自旋霍尔效应（PSHE）的调控效率提升至传统弱耦合体系难以达到的水平。相关工作以两篇研究论文形式分别发表于物理学权威期刊物理评论A（Phys. Rev. A 111, 053719 (2025) 和Phys. Rev. A, Accepted 6 August 2025），王春芳教授为两篇论文的唯一通讯作者，博士后Akhtar Munir为第一作者。
图(I) 为四层级结构，从上至下依次为：空气或真空透明顶层、反射镜、原子介质层以及电介质基底层。在反射镜与电介质基底之间放置了Λ型三能级原子介质。入射光以θp角通过空气/真空层照射至反射镜。各层介质的介电常数标记为, k = {1, 2, 3, 4}。
图(II) 为Λ型三能级原子结构，其中激发态与基态分别由跃迁态|1⟩、|2⟩和|3⟩表示。
图：分子光械与纳腔等离激元相互作用示意图
该研究提出了一种新型混合系统，通过光学腔强耦合原子系综，将光子自旋霍尔效应(PSHE)增强至远超传统弱耦合极限的水平，并将该概念拓展至分子腔光力学体系，创新性地采用分子振动替代机械振子，在超低光学品质因子下实现光力学诱导透明，首次通过集体分子振动在等离激元纳腔中实现PSHE调控。这些成果不仅为发展基于自旋自由度的量子调控器件提供了全新思路，更为新一代纳米光子学技术、量子精密测量以及光-物质相互作用调控等领域开辟了极具前景的研究方向，具有重要的科学意义和应用价值。
论文链接：
https://www.doi.org/10.1103/PhysRevA.111.053719
https://www.doi.org/10.1103/ztlg-j77l
