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超强耦合机制：让光与物质更相融

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胡长生, 吕新友. 2026: 超强耦合机制：让光与物质更相融, 物理, 55(2): 114-124. doi: 10.7693/wl20260205
引用本文: 胡长生, 吕新友. 2026: 超强耦合机制：让光与物质更相融, 物理, 55(2): 114-124. doi: 10.7693/wl20260205
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HU Chang-Sheng, LV Xin-You. 2026: Ultra-strong coupling mechanisms： integrating light and matter more seamlessly, Physics, 55(2): 114-124. doi: 10.7693/wl20260205
Citation: HU Chang-Sheng, LV Xin-You. 2026: Ultra-strong coupling mechanisms： integrating light and matter more seamlessly, Physics, 55(2): 114-124. doi: 10.7693/wl20260205
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超强耦合机制：让光与物质更相融

  • 1 安徽师范大学物理与电子信息学院 芜湖 241002;

  • 2 华中科技大学物理学院 武汉 430070

    • 通讯作者: 吕新友，email:xinyoulu@hust.edu.cn

Ultra-strong coupling mechanisms： integrating light and matter more seamlessly

  • 1 School of Physics and Electronic Information, Anhui Normal University, Wuhu 241002, China;

  • 2 School of Physics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430070, China

    • Corresponding author: LV Xin-You, xinyoulu@hust.edu.cn

  • 摘要: 文章介绍了近年来基于腔量子电动力学理论的光与物质相互作用研究，该领域已超越传统的“对话”模式，进入“超强耦合”的深度相融机制。光与物质不再仅是相互交换能量的独立个体，而是通过强相互作用“捆绑”在一起，形成了一个不可分割的、兼具光与物质双重属性的极化子，使系统表现出新奇量子特性，例如基态纠缠、虚激发等。半导体量子阱、超导电路和腔磁系统等多种实验平台相继实现并观测到超强耦合效应，为理论预测提供了关键验证。超强耦合腔量子电动力学理论不仅推动了量子信息处理、精密测量及拓扑光子学等前沿领域的发展，其研究正逐步从现象观测与表征转向对耦合态的有效调控与功能应用探索，未来将在基础科学与交叉应用方面产生深远影响。
    Abstract: In recent years, research on light-matter interactions based on cavity quantum electrodynamics (QED) has advanced beyond traditional frameworks with the emergence of the deep integration mechanism known as ultra-strong coupling. In this regime, light and matter are no longer merely independent entities exchanging energy; instead, they are “bound”together through strong interactions, forming an inseparable hybrid quasiparticle—the polariton—which possesses the dual attributes of both light and matter, the system can exhibit novel physical properties, such as ground state entanglement and virtual excitations. Various experimental platforms, including semiconductor quantum wells, superconducting circuits, and cavity magnonic systems, have successively achieved and observed the ultra-strong coupling effect, providing critical validation for theoretical predictions. The theory of cavity QED in the ultra-strong coupling regime has not only propelled advances in cutting-edge fields such as quantum information processing, precision measurement, and topological photonics, but its focus is also gradually shifting from the observation and characterization of phenomena toward the effective control and functional application of coupled states. This progression foreshadows its even more profound impact on fundamental science and interdisciplinary applications.
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-12-22

超强耦合机制：让光与物质更相融

    通讯作者: 吕新友，email:xinyoulu@hust.edu.cn
  • 1 安徽师范大学物理与电子信息学院 芜湖 241002;
  • 2 华中科技大学物理学院 武汉 430070
  • 收稿日期:  2025-12-22

摘要: 文章介绍了近年来基于腔量子电动力学理论的光与物质相互作用研究，该领域已超越传统的“对话”模式，进入“超强耦合”的深度相融机制。光与物质不再仅是相互交换能量的独立个体，而是通过强相互作用“捆绑”在一起，形成了一个不可分割的、兼具光与物质双重属性的极化子，使系统表现出新奇量子特性，例如基态纠缠、虚激发等。半导体量子阱、超导电路和腔磁系统等多种实验平台相继实现并观测到超强耦合效应，为理论预测提供了关键验证。超强耦合腔量子电动力学理论不仅推动了量子信息处理、精密测量及拓扑光子学等前沿领域的发展，其研究正逐步从现象观测与表征转向对耦合态的有效调控与功能应用探索，未来将在基础科学与交叉应用方面产生深远影响。

English Abstract

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